Переменный электрический ток - Электромагнитные колебания - Колебания и волны

Цель: дать понятие переменного тока.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Анализ контрольной работы

III. Изучение нового материала

Переменный ток в обычной квартире, применяемый на заводах и фабриках представляет собой вынужденные электрические колебания. Эти колебания легко обнаружить с помощью осциллографа.

Тогда временная развертка будет представлять собой синусоиду. Частота колебаний напряжения в цепи равна 50 Гц. На протяжении 1 с ток в 50 раз поменяет свое направление.

где ε - мгновенное значение ЭДС; BSω - амплитуда ЭДС.

l₀ - начальная фаза.

Если Δl = 0,2n, 3n, 5n и т. д., говорят соответственно о колебаниях в противофазе, максимум одних колебаний приходится на минимум других.

Если Δl = 0,2n, 4n и т. д., колебания происходят в одной фазе, они одновременно будут достигать максимума и одновременно будут проходить через ноль.

Колебания силы тока и напряжения в цепи с переменным током не совпадают по фазе:

так как сила тока и напряжение непрерывно меняются, тогда

Эта мощность в некоторые моменты времени называется положительной, а в некоторый момент - отрицательной (электрическая цепь не потребляет энергии, а наоборот - отдает запасенную энергию обратно генератору).

- действующие или эффективные значения силы тока.

IV. Вопросы для закрепления

- Что называется действующим значением переменного тока?

- Какие значения силы переменного тока называют мгновенными? Амплитудными?

- Какие формулы выражают связь действующих значений ЭДС, напряжения и силы переменного тока с их амплитудными значениями?

- Начертите график переменного тока и раскройте суть определения переменного тока.

V. Решение задач

1. Рамка, по которой проходит ток, равномерно вращается в однородном магнитном поле, индукция которого - 4 мТл, с частотой 20 с^-1. Площадь рамки - 20 см². Ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна вектору индукции поля. Найти максимальный магнитный поток сквозь плоскость рамки и ЭДС индукции, возникающей в рамке при ее вращении. Написать уравнение l(t). (Ответ: l = 10^-3 sin 40 πt; Ф_m = 8 мкВб; ε_m = 10^-3 В.)

2. Напряжение на концах участка цепи, по которому течет переменный ток, изменяется с течением времени по закону В момент времени мгновенное значение равно 10 В. Найти амплитуду напряжения. (Ответ: U_m = 11,5 В.)

3. Электродвижущая сила в цепи переменного тока выражается: ε = 120 sin 28t, где t - выражено в секундах; ЭДС - в вольтах. Определите действующее значение ЭДС и период ее изменения. (Ответ: Т = 0,01 с; ε = 85 В.)

4. Значение силы тока, измеренное в амперах, задано уравнением I = 8,5 · sin(314t + 0, 651). Определить действующее значение тока, его начальную фазу и частоту. Найти ток при t₁ = 0,08 с. (Ответ: I = 6 A; v = 50 Гц; Р₀ = 0,651; i = 5,1 А.)

VI. Подведение итогов урока

Домашнее задание

п. 91.

Р - 951; Р - 952.