Efektivní hodnota proudu a napětí je krátká. SA Střídavý proud

Střídavý proud dlouho nenašel praktické využití. Bylo to způsobeno tím, že první generátory elektrické energie vyráběly stejnosměrný proud, který plně vyhovoval technologickým procesům elektrochemie, a stejnosměrné motory mají dobré regulační vlastnosti. Jak se však výroba rozvíjela, stejnosměrný proud byl stále méně vhodný pro zvyšující se požadavky na hospodárné napájení. Střídavý proud umožňoval efektivně dělit elektrickou energii a měnit napětí pomocí transformátorů. Bylo možné vyrábět elektřinu ve velkých elektrárnách s její následnou hospodárnou distribucí spotřebitelům a zvětšil se poloměr napájení.

V současné době probíhá centrální výroba a rozvod elektrické energie převážně na střídavý proud. Obvody s měnícími se - střídavými - proudy mají oproti obvodům stejnosměrným řadu vlastností. Střídavé proudy a napětí způsobují střídavé elektrické a magnetické pole. V důsledku změn těchto polí v obvodech vznikají jevy samoindukce a vzájemné indukce, které mají nejvýraznější dopad na procesy probíhající v obvodech a komplikují jejich analýzu.

Střídavý proud (napětí, emf atd.) je proud (napětí, emf atd.), který se v čase mění. Volají se proudy, jejichž hodnoty se opakují v pravidelných intervalech ve stejné sekvenci periodický, a nejkratší doba, po kterou jsou tato opakování pozorována, je období T. Pro periodický proud máme

Rozsah frekvencí používaných v technologii: od ultra nízkých frekvencí (0,01-10 Hz - v automatických řídicích systémech, v analogové počítačové technice) - po ultra vysoké frekvence (3000 ¸ 300000 MHz - milimetrové vlny: radar, radioastronomie). V Ruské federaci průmyslová frekvence F= 50 Hz.

Okamžitá hodnota proměnné je funkcí času. Obvykle se označuje malým písmenem:

i- okamžitá hodnota proudu;

u – okamžitá hodnota napětí;

E - okamžitá hodnota EMF;

r- hodnota okamžitého výkonu.

Největší okamžitá hodnota proměnné za určité období se nazývá amplituda (obvykle se označuje velkým písmenem s dolním indexem m).

Amplituda proudu;

Amplituda napětí;

Amplituda EMF.

RMS hodnota střídavého proudu

Hodnota periodického proudu rovna hodnotě stejnosměrného proudu, který během jedné periody vyvolá stejný tepelný nebo elektrodynamický efekt jako periodický proud, se nazývá efektivní hodnotu periodický proud:

Efektivní hodnoty EMF a napětí jsou určeny podobně.

Sinusově proměnný proud

Ze všech možných forem periodických proudů je nejrozšířenější sinusový proud. Sinusový proud má oproti jiným typům proudu tu výhodu, že umožňuje obecně nejekonomičtější výrobu, přenos, distribuci a využití elektrické energie. Pouze při použití sinusového proudu je možné zachovat tvary křivek napětí a proudu nezměněné ve všech úsecích složitého lineárního obvodu. Teorie sinusového proudu je klíčem k pochopení teorie jiných obvodů.

Obraz sinusových emfs, napětí a proudů na kartézské souřadnicové rovině

Sinusové proudy a napětí mohou být znázorněny graficky, zapsány pomocí rovnic s goniometrickými funkcemi, reprezentovanými jako vektory v kartézské rovině nebo komplexní čísla.

Na Obr. 1, 2 grafy dvou sinusových EMF E 1 A E 2 odpovídají rovnicím:

Volají se hodnoty argumentů sinusových funkcí fáze sinusoidu a hodnotu fáze v počátečním čase (t=0): a - počáteční fáze( ).

Veličina charakterizující rychlost změny fázového úhlu se nazývá úhlová frekvence. Protože fázový úhel sinusoidy během jedné periody T se mění o rad., pak je úhlová frekvence , Kde F- frekvence.

Při uvažování dvou sinusových veličin stejné frekvence dohromady se rozdíl jejich fázových úhlů, rovný rozdílu v počátečních fázích, nazývá fázový úhel.

Pro sinusové EMF E 1 A E 2 fázový úhel:

Vektorový obrázek sinusově se měnících veličin

Na kartézské rovině, od počátku souřadnic, nakreslete vektory o velikosti rovnající se hodnotám amplitudy sinusových veličin a otočte tyto vektory proti směru hodinových ručiček ( v TOE je tento směr brán jako pozitivní) s úhlovou frekvencí rovnou w. Fázový úhel během rotace se měří od kladné poloosy úsečky. Projekce rotujících vektorů na souřadnicovou osu se rovnají okamžitým hodnotám emf E 1 A E 2 (obr. 3). Je volána sada vektorů reprezentujících sinusově se měnící emfs, napětí a proudy vektorové diagramy. Při konstrukci vektorových diagramů je vhodné umístit vektory do počátečního okamžiku (t=0), která vyplývá z rovnosti úhlových frekvencí sinusových veličin a je ekvivalentní skutečnosti, že kartézský souřadnicový systém se sám otáčí proti směru hodinových ručiček rychlostí w. V tomto souřadnicovém systému jsou tedy vektory stacionární (obr. 4). Vektorové diagramy našly široké uplatnění při analýze sinusových proudových obvodů. Jejich použití činí výpočty obvodů jasnějšími a jednoduššími. Toto zjednodušení spočívá v tom, že sčítání a odečítání okamžitých hodnot veličin lze nahradit sčítáním a odečítáním odpovídajících vektorů.

Nechť je například v bodě větvení obvodu (obr. 5) celkový proud roven součtu proudů obou větví:

Sílu střídavého proudu (napětí) lze charakterizovat pomocí amplitudy. Hodnotu amplitudy proudu však není snadné experimentálně změřit. Je vhodné spojit sílu střídavého proudu s jakýmkoliv účinkem vytvářeným proudem, nezávisle na jeho směru. Jde například o tepelný účinek proudu. Otáčení jehly ampérmetru, který měří střídavý proud, je způsobeno prodloužením vlákna, které se zahřívá, když jím prochází proud.

Proud nebo efektivní Hodnota střídavého proudu (napětí) je hodnota stejnosměrného proudu, při které se na činném odporu za určitou dobu uvolní stejné množství tepla jako u střídavého proudu.

Spojme efektivní hodnotu proudu s hodnotou jeho amplitudy. Za tímto účelem vypočítejme množství tepla generovaného na činném odporu střídavým proudem za dobu rovnající se periodě kmitání. Připomeňme, že podle Joule-Lenzova zákona množství tepla uvolněného v části obvodu s odporem trvalý proud včas , je určeno vzorcem
. Střídavý proud lze považovat za konstantní pouze po velmi krátkou dobu.
. Rozdělme periodu oscilace po velmi velký počet malých časových úseků
. Množství tepla
, přidělené u odboje včas
:
. Celkové množství tepla uvolněného za určité období lze zjistit sečtením tepla uvolněného za jednotlivá krátká časová období, nebo jinými slovy integrací:

.

Síla proudu v obvodu se mění podle sinusového zákona

,

.

Po vynechání výpočtů spojených s integrací zapíšeme konečný výsledek

.

Kdyby obvodem procházel nějaký stejnosměrný proud , pak v čase rovném , uvolnilo by se teplo
. Podle definice stejnosměrný proud , který má stejný tepelný účinek jako střídavý proud, se bude rovnat efektivní hodnotě střídavého proudu
. Efektivní hodnotu proudu zjistíme vyrovnáním tepla uvolněného za určitou dobu v případě stejnosměrných a střídavých proudů.



(4.28)

Je zřejmé, že přesně stejný vztah spojuje efektivní a amplitudové hodnoty napětí v obvodu se sinusovým střídavým proudem:

(4.29)

Například standardní síťové napětí 220 V je efektivní napětí. Pomocí vzorce (4.29) lze snadno vypočítat, že hodnota amplitudy napětí v tomto případě bude rovna 311 V.

4.4.5. Napájení střídavým proudem

Nechť je v některé části obvodu se střídavým proudem fázový posun mezi proudem a napětím roven , tj. Změna proudu a napětí podle zákonů:

,
.

Pak je okamžitá hodnota výkonu uvolněného v části obvodu

Výkon se v průběhu času mění. Proto se můžeme bavit pouze o jeho průměrné hodnotě. Stanovme průměrný výkon uvolněný za poměrně dlouhou dobu (mnohonásobně delší než doba oscilace):

Pomocí známého trigonometrického vzorce

.

Velikost
není třeba průměrovat, protože nezávisí na čase, proto:

.

Za dlouhou dobu se hodnota kosinus dokáže mnohokrát změnit a nabývat záporných i kladných hodnot v rozmezí od (1) do 1. Je zřejmé, že průměrná hodnota kosinusu v čase je nula

, Proto
(4.30)

Vyjádřením amplitud proudu a napětí jejich efektivními hodnotami pomocí vzorců (4.28) a (4.29) získáme

. (4.31)

Výkon uvolněný ve střídavém úseku obvodu závisí na efektivních hodnotách proudu a napětí a fázový posun mezi proudem a napětím. Například, pokud část obvodu sestává pouze z aktivního odporu, pak
A
. Pokud část obvodu obsahuje pouze indukčnost nebo pouze kapacitu, pak
A
.

Průměrnou nulovou hodnotu výkonu přiděleného indukčnosti a kapacitě lze vysvětlit následovně. Indukčnost a kapacita si pouze půjčují energii z generátoru a pak ji vracejí zpět. Kondenzátor se nabíjí a poté vybíjí. Proudová síla v cívce se zvýší, pak opět klesne na nulu atd. Je to z důvodu, že průměrná energie spotřebovaná generátorem při indukčních a kapacitních reaktancích je nulová, nazývaly se reaktivní. Při aktivním odporu je průměrný výkon jiný než nula. Jinými slovy, drát s odporem Když jím protéká proud, zahřívá se. A uvolněná energie ve formě tepla se nevrací zpět do generátoru.

Pokud část obvodu obsahuje několik prvků, pak fázový posun může být jiný. Například v případě části obvodu znázorněné na Obr. 4.5 je fázový posun mezi proudem a napětím určen vzorcem (4.27).

Příklad 4.7. Ke generátoru střídavého sinusového proudu je připojen odpor s odporem . Kolikrát se změní průměrný výkon spotřebovaný generátorem, pokud je k rezistoru připojena cívka s indukční reaktancí?
a) sériově, b) paralelně (obr. 4.10)? Aktivní odpor cívky zanedbávejte.

Řešení. Když je ke generátoru připojen pouze aktivní odpor , spotřeba energie

(viz vzorec (4.30)).

Uvažujme obvod na obr. 4.10, a. V příkladu 4.6 byla určena hodnota amplitudy proudu generátoru:
. Z vektorového diagramu na obr. 4.11,a určíme fázový posun mezi proudem a napětím generátoru



.

Výsledkem je průměrný výkon spotřebovaný generátorem

.

Odpověď: při sériovém zapojení do indukčního obvodu se průměrný výkon spotřebovaný generátorem sníží 2krát.

Uvažujme obvod na obr. 4.10, b. V příkladu 4.6 byla stanovena hodnota amplitudy proudu generátoru
. Z vektorového diagramu na obr. 4.11b určíme fázový posun mezi proudem a napětím generátoru



.

Pak průměrný výkon spotřebovaný generátorem

Odpověď: když je indukčnost zapojena paralelně, průměrný výkon spotřebovaný generátorem se nemění.

Střídavý sinusový proud má různé okamžité hodnoty během období. Je přirozené položit si otázku: jakou hodnotu proudu bude měřit ampérmetr zapojený do obvodu?

Při výpočtu střídavých obvodů, stejně jako při elektrických měřeních, je nepohodlné používat okamžité nebo amplitudové hodnoty proudů a napětí a jejich průměrné hodnoty za určité období jsou nulové. Navíc elektrický účinek periodicky se měnícího proudu (množství uvolněného tepla, vykonaná práce atd.) nelze posuzovat podle amplitudy tohoto proudu.

Jako nejvhodnější se ukázalo zavést pojmy tzv efektivní hodnoty proudu a napětí. Tyto koncepty jsou založeny na tepelném (nebo mechanickém) účinku proudu, nezávisle na jeho směru.

Jde o hodnotu stejnosměrného proudu, při které se za dobu střídavého proudu uvolní ve vodiči stejné množství tepla jako při střídavém proudu.

Abychom vyhodnotili účinek vytvořený , porovnáme jeho účinky s tepelným účinkem stejnosměrného proudu.

Výkon P stejnosměrného proudu I procházejícího odporem r bude P = P 2 r.

Střídavý výkon bude vyjádřen jako průměrný vliv okamžitého výkonu I 2 r za celé období nebo průměrná hodnota (Im x sinω t) 2 x r za stejnou dobu.

Nechť je průměrná hodnota t2 za období M. Zrovnejme výkon stejnosměrného proudu a výkonu se střídavým proudem: I 2 r = Mr, odkud I = √ M,

Velikost I se nazývá efektivní hodnota střídavého proudu.

Průměrná hodnota i2 při střídavém proudu se stanoví následovně.

Sestrojme sinusovou křivku změny proudu. Umocněním každé okamžité hodnoty proudu získáme křivku P v závislosti na čase.

Obě poloviny této křivky leží nad vodorovnou osou, protože záporné hodnoty proudu (-i) v druhé polovině období, když jsou na druhou, dávají kladné hodnoty.

Sestrojme obdélník se základnou T a plochou rovnou ploše ohraničené křivkou i 2 a vodorovnou osou. Výška obdélníku M bude odpovídat průměrné hodnotě P za období. Tato hodnota za období, vypočtená pomocí vyšší matematiky, bude rovna 1/2I 2 m. Proto M = 1/2I 2 m

Protože efektivní hodnota I střídavého proudu je rovna I = √ M, pak nakonec I = Im / 2

Podobně vztah mezi efektivními a amplitudovými hodnotami pro napětí U a E má tvar:

U = Um / 2 E= Em / 2

Skutečné hodnoty proměnných jsou uvedeny velkými písmeny bez indexů (I, U, E).

Na základě výše uvedeného můžeme říci, že Efektivní hodnota střídavého proudu je rovna stejnosměrnému proudu, který při průchodu stejným odporem jako střídavý proud uvolní za stejnou dobu stejné množství energie.


Elektrické měřicí přístroje (ampérmetry, voltmetry) připojené k obvodu střídavého proudu ukazují efektivní hodnoty proudu nebo napětí.

Při konstrukci vektorových diagramů je vhodnější vykreslit nikoli amplitudu, ale efektivní hodnoty vektorů. Za tímto účelem se délky vektorů zkrátí √ 2krát. Tím se nezmění umístění vektorů na diagramu.

,

Po dosazení aktuální hodnoty i a následnými transformacemi zjistíme, že efektivní hodnota střídavého proudu je rovna:

Podobné vztahy lze také získat pro napětí a emf:

Většina elektrických měřicích přístrojů neměří okamžité, ale efektivní hodnoty proudů a napětí.

Uvážíme-li například, že efektivní hodnota napětí v naší síti je 220V, můžeme určit hodnotu amplitudy napětí v síti: U m = UÖ2=311V. Vztah mezi efektivními a amplitudovými hodnotami napětí a proudů je důležité vzít v úvahu například při navrhování zařízení využívajících polovodičové prvky.

RMS hodnota střídavého proudu

Teorie/ TOE/ Přednáška č. 3. Reprezentace sinusových veličin pomocí vektorů a komplexních čísel.

Střídavý proud dlouho nenašel praktické využití. Bylo to způsobeno tím, že první generátory elektrické energie vyráběly stejnosměrný proud, který plně vyhovoval technologickým procesům elektrochemie, a stejnosměrné motory mají dobré regulační vlastnosti. Jak se však výroba rozvíjela, stejnosměrný proud byl stále méně vhodný pro zvyšující se požadavky na hospodárné napájení. Střídavý proud umožňoval efektivně dělit elektrickou energii a měnit napětí pomocí transformátorů. Bylo možné vyrábět elektřinu ve velkých elektrárnách s její následnou hospodárnou distribucí spotřebitelům a zvětšil se poloměr napájení.

V současné době probíhá centrální výroba a rozvod elektrické energie převážně na střídavý proud. Obvody s měnícími se - střídavými - proudy mají oproti obvodům stejnosměrným řadu vlastností. Střídavé proudy a napětí způsobují střídavé elektrické a magnetické pole. V důsledku změn těchto polí v obvodech vznikají jevy samoindukce a vzájemné indukce, které mají nejvýraznější dopad na procesy probíhající v obvodech a komplikují jejich analýzu.

Střídavý proud (napětí, emf atd.) je proud (napětí, emf atd.), který se v čase mění. Volají se proudy, jejichž hodnoty se opakují v pravidelných intervalech ve stejné sekvenci periodický, a nejkratší doba, po kterou jsou tato opakování pozorována, je období T. Pro periodický proud máme

Rozsah frekvencí používaných v technologii: od ultra nízkých frekvencí (0,01-10 Hz - v automatických řídicích systémech, v analogové počítačové technice) - po ultra vysoké frekvence (3000 ¸ 300000 MHz - milimetrové vlny: radar, radioastronomie). V Ruské federaci průmyslová frekvence F= 50 Hz.

Okamžitá hodnota proměnné je funkcí času. Obvykle se označuje malým písmenem:

i- okamžitá hodnota proudu;

u– okamžitá hodnota napětí;

E- okamžitá hodnota EMF;

r- hodnota okamžitého výkonu.

Největší okamžitá hodnota proměnné za určité období se nazývá amplituda (obvykle se označuje velkým písmenem s dolním indexem m).

Amplituda proudu;

Amplituda napětí;

Amplituda EMF.

Hodnota periodického proudu rovna hodnotě stejnosměrného proudu, který během jedné periody vyvolá stejný tepelný nebo elektrodynamický efekt jako periodický proud, se nazývá efektivní hodnotu periodický proud:

,

Efektivní hodnoty EMF a napětí jsou určeny podobně.

Sinusově proměnný proud

Ze všech možných forem periodických proudů je nejrozšířenější sinusový proud. Sinusový proud má oproti jiným typům proudu tu výhodu, že umožňuje obecně nejekonomičtější výrobu, přenos, distribuci a využití elektrické energie. Pouze při použití sinusového proudu je možné zachovat tvary křivek napětí a proudu nezměněné ve všech úsecích složitého lineárního obvodu. Teorie sinusového proudu je klíčem k pochopení teorie jiných obvodů.

Obraz sinusových emfs, napětí a proudů na kartézské souřadnicové rovině

Sinusové proudy a napětí mohou být znázorněny graficky, zapsány pomocí rovnic s goniometrickými funkcemi, reprezentovanými jako vektory v kartézské rovině nebo komplexní čísla.

Na Obr. 1, 2 grafy dvou sinusových EMF E 1 A E 2 odpovídají rovnicím:

Volají se hodnoty argumentů sinusových funkcí fáze sinusoidu a hodnotu fáze v počátečním čase (t=0): A - počáteční fáze ( ).

Veličina charakterizující rychlost změny fázového úhlu se nazývá úhlová frekvence. Protože fázový úhel sinusoidy během jedné periody T se mění o rad., pak je úhlová frekvence , Kde F- frekvence.

Při uvažování dvou sinusových veličin stejné frekvence dohromady se rozdíl jejich fázových úhlů, rovný rozdílu v počátečních fázích, nazývá fázový úhel.

Pro sinusové EMF E 1 A E 2 fázový úhel:

Vektorový obrázek sinusově se měnících veličin

Na kartézské rovině, od počátku souřadnic, nakreslete vektory o velikosti rovnající se hodnotám amplitudy sinusových veličin a otočte tyto vektory proti směru hodinových ručiček ( v TOE je tento směr brán jako pozitivní) s úhlovou frekvencí rovnou w. Fázový úhel během rotace se měří od kladné poloosy úsečky. Projekce rotujících vektorů na souřadnicovou osu se rovnají okamžitým hodnotám emf E 1 A E 2 (obr. 3). Je volána sada vektorů reprezentujících sinusově se měnící emfs, napětí a proudy vektorové diagramy. Při konstrukci vektorových diagramů je vhodné umístit vektory do počátečního okamžiku (t=0), která vyplývá z rovnosti úhlových frekvencí sinusových veličin a je ekvivalentní skutečnosti, že kartézský souřadnicový systém se sám otáčí proti směru hodinových ručiček rychlostí w. V tomto souřadnicovém systému jsou tedy vektory stacionární (obr. 4). Vektorové diagramy našly široké uplatnění při analýze sinusových proudových obvodů. Jejich použití činí výpočty obvodů jasnějšími a jednoduššími. Toto zjednodušení spočívá v tom, že sčítání a odečítání okamžitých hodnot veličin lze nahradit sčítáním a odečítáním odpovídajících vektorů.

Nechť je například v bodě větvení obvodu (obr. 5) celkový proud roven součtu proudů a dvou větví:

Každý z těchto proudů je sinusový a může být reprezentován rovnicí

Výsledný proud bude také sinusový:

Určení amplitudy a počáteční fáze tohoto proudu pomocí vhodných trigonometrických transformací se ukazuje jako značně těžkopádné a nepříliš vizuální, zvláště při sečtení velkého množství sinusových veličin. To je mnohem jednodušší udělat pomocí vektorového diagramu. Na Obr. Obrázek 6 ukazuje počáteční polohy vektorů proudu, jejichž průměty na ose pořadnice dávají okamžité hodnoty proudu pro t=0. Když se tyto vektory otáčejí stejnou úhlovou rychlostí w jejich vzájemná poloha se nemění a úhel fázového posunu mezi nimi zůstává stejný.

Protože algebraický součet průmětů vektorů na osu pořadnice je roven okamžité hodnotě celkového proudu, je vektor celkového proudu roven geometrickému součtu vektorů proudu:

.

Vykreslení vektorového diagramu v měřítku umožňuje určit hodnoty a z diagramu, po kterém lze zapsat řešení pro okamžitou hodnotu formálně s přihlédnutím k úhlové frekvenci: .

RMS a průměrné hodnoty střídavého proudu a napětí.

Střední nebo aritmetický průměr Fcp libovolná funkce času F(t) za časový interval T určeno vzorcem:

Početně průměrná hodnota Fav rovná výšce obdélníku, který se svou plochou rovná obrázku ohraničenému křivkou F(t), osa t a limity integrace 0 – T(obr. 35).

U sinusové funkce průměrná hodnota za celé období T(nebo pro celý počet celých period) se rovná nule, protože oblasti kladných a záporných půlvln této funkce jsou stejné. Pro střídavé sinusové napětí se určí průměrná absolutní hodnota za celou periodu T nebo průměrná hodnota za polovinu období ( T/2) mezi dvěma nulovými hodnotami (obr. 36):

Ucp = Um∙ hřích hmotnost dt = 2R. Kvantitativní parametry elektrické energie na střídavý proud (množství energie, výkon) jsou tedy určeny hodnotami efektivního napětí U a aktuální . Z tohoto důvodu se v elektroenergetice všechny teoretické výpočty a experimentální měření obvykle provádějí pro efektivní hodnoty proudů a napětí. V radiotechnice a komunikační technice naopak pracují s maximálními hodnotami těchto funkcí.

Výše uvedené vzorce pro energii a výkon střídavého proudu se zcela shodují s podobnými vzorci pro stejnosměrný proud. Na tomto základě lze tvrdit, že efektivní hodnota střídavého proudu je energeticky ekvivalentní proudu stejnosměrnému.

Co se bere jako efektivní hodnota střídavého proudu a střídavého napětí

co se bere jako efektivní hodnota střídavého proudu a střídavého napětí?

Bitevní vejce

Střídavý proud je v širokém slova smyslu elektrický proud, který se v čase mění. Typicky se v technologii tok proudu chápe jako periodický proud, ve kterém je průměrná hodnota za periodu proudu a napětí nulová.

Střídavé proudy a střídavé napětí se neustále mění ve velikosti. V každém druhém okamžiku mají jinou velikost. Nabízí se otázka, jak je měřit? Pro jejich měření byl zaveden koncept efektivní hodnoty.

Efektivní nebo efektivní hodnota střídavého proudu je hodnota stejnosměrného proudu, která je svým tepelným účinkem ekvivalentní danému střídavému proudu.

Efektivní nebo efektivní hodnota střídavého napětí je hodnota takového stejnosměrného napětí, které je svým tepelným účinkem ekvivalentní danému střídavému napětí.

Veškeré střídavé proudy a napětí v technologii jsou měřeny v efektivních hodnotách. Přístroje měřící proměnné veličiny ukazují svou efektivní hodnotu.

Otázka: síťové napětí je 220 V, co to znamená?

To znamená, že zdroj 220 V DC má stejný tepelný účinek jako síť.

Efektivní hodnota sinusového proudu nebo napětí je 1,41krát menší než amplituda tohoto proudu nebo napětí.

Příklad: Určete amplitudu napětí elektrické sítě o napětí 220 V.

Amplituda je 220 * 1,41 = 310,2 V.

>> Aktivní odpor. RMS hodnoty proudu a napětí

§ 32 AKTIVNÍ ODPOR. SKUTEČNÉ HODNOTY PROUDU A NAPĚTÍ

Přejděme k podrobnější úvaze o procesech, které probíhají v obvodu připojeném ke zdroji střídavého napětí.

Síla proudu v hodnotě s odporem. Nechte obvod sestávat z propojovacích vodičů a zátěže s nízkou indukčností a vysokým odporem R (obr. 4.10). Tato veličina, kterou jsme dosud nazývali elektrický odpor nebo jednoduše odpor, budeme nyní nazývat aktivní odpor.

Ve vodiči s činným odporem se kmity proudu shodují ve fázi s kmity napětí (obr. 4.11) a amplituda proudu je určena rovností

Napájení v obvodu s rezistorem. V obvodu střídavého proudu průmyslové frekvence (v = 50 Hz) se proud a napětí mění poměrně rychle. Proto, když proud prochází vodičem, jako je vlákno žárovky, množství uvolněné energie se také rychle změní v průběhu času. Ale tyto rychlé změny nevnímáme.

Zpravidla potřebujeme znát průměrný proudový výkon v části obvodu za dlouhou dobu, včetně mnoha období. K tomu stačí najít průměrný výkon za jedno období. Průměrným výkonem za určité období se střídavým proudem rozumí poměr celkové energie vstupující do obvodu za určitou dobu k periodě.

Výkon ve stejnosměrném obvodu v sekci s odporem R je určen vzorcem

P = I 2 R. (4,18)

Během velmi krátké doby lze střídavý proud považovat za téměř konstantní.

Proto je okamžitá kapacita v obvodu střídavého proudu v sekci s aktivním odporem R určena vzorcem

P = i 2 R. (4,19)

Najdeme průměrnou hodnotu výkonu za období. K tomu nejprve transformujeme vzorec (4.19), do kterého dosadíme výraz (4.16) pro proudovou sílu a použijeme vztah známý z matematiky

Graf závislosti okamžitého výkonu na čase je znázorněn na obrázku 4.12,a. Podle grafu (obr. 4.12, b.) během jedné osminy období, kdy je výkon v libovolném čase větší než. Ale během další osminy období, kdy cos 2t< 0, мощность в любой момент времени меньше чем . Среднее за период значение cos 2t равно нулю, а значит равно нулю второе слагаемое в уравнении (4.20).

Průměrný výkon se tedy rovná prvnímu členu ve vzorci (4.20):


Efektivní hodnoty proudu a napětí.
Ze vzorce (4.21) je zřejmé, že hodnota je průměrná hodnota druhé mocniny aktuální síly za období:

Hodnota rovnající se druhé odmocnině průměrné hodnoty druhé mocniny síly proudu se nazývá efektivní hodnota síly proudu mimo pás. Intenzita proudu neřemenového proudu je označena I:

RMS hodnota střídavého proudu rovna síle takového stejnosměrného proudu, při kterém se ve vodiči uvolní stejné množství tepla jako při proudu střídavém za stejnou dobu.

Efektivní hodnota střídavého napětí se určuje podobně jako efektivní hodnota proudu:

Nahrazením amplitudových hodnot proudu a napětí ve vzorci (4.17) jejich efektivními hodnotami získáme

Toto je Ohmův zákon pro část střídavého obvodu s rezistorem.

Stejně jako u mechanických vibrací nás i v případě elektrických vibrací obvykle nezajímají hodnoty proudu, napětí a dalších veličin v každém časovém okamžiku. Důležité jsou obecné charakteristiky kmitů, jako je amplituda, perioda, frekvence, efektivní hodnoty proudu a napětí, průměrný výkon. Ampérmetry a voltmetry střídavého proudu zaznamenávají efektivní hodnoty proudu a napětí.

Efektivní hodnoty jsou navíc pohodlnější než okamžité hodnoty také proto, že přímo určují průměrnou hodnotu střídavého výkonu P:

P = I2 R = UI.

Kolísání proudu v obvodu s rezistorem je ve fázi s kolísáním napětí a výkon je určen efektivními hodnotami proudu a napětí.

1. Jaká je amplituda napětí ve střídavých osvětlovacích sítích určených pro 220 V!
2. Jak se nazývají efektivní hodnoty proudu a napětí!

Myakishev G. Ya., Fyzika. 11. třída: vzdělávací. pro všeobecné vzdělání instituce: základní a profilové. úrovně / G. Ja. Mjakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; upravil V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17. vyd., revidováno. a doplňkové - M.: Vzdělávání, 2008. - 399 s.: nemoc.

Knihovna s učebnicemi a knihami ke stažení zdarma online, Fyzika a astronomie pro 11. ročník ke stažení, školní osnovy fyziky, plány poznámek k hodinám

Obsah lekce poznámky k lekci podpůrná rámcová lekce prezentace akcelerační metody interaktivní technologie Praxe úkoly a cvičení autotest workshopy, školení, případy, questy domácí úkoly diskuze otázky řečnické otázky studentů Ilustrace audio, videoklipy a multimédia fotografie, obrázky, grafika, tabulky, diagramy, humor, anekdoty, vtipy, komiksy, podobenství, rčení, křížovky, citáty Doplňky abstraktyčlánky triky pro zvídavé jesličky učebnice základní a doplňkový slovník pojmů ostatní Zkvalitnění učebnic a lekcíopravovat chyby v učebnici aktualizace fragmentu v učebnici, prvky inovace v lekci, nahrazení zastaralých znalostí novými Pouze pro učitele perfektní lekce kalendářní plán na rok; Integrované lekce


Nahoru