Змінний електричний струм

2-й семестр

ЕЛЕКТРОДИНАМІКА

4. Електромагнітні коливання й хвилі

УРОК 4/46

Тема. Змінний електричний струм

Мета уроку: сформувати в учнів уявлення про змінний струм як вимушені електричні коливання.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

ПЛАН УРОКУ

Контроль знань

4 хв.

1. Вільні електромагнітні коливання в коливальному контурі.

2. Перетворення енергії в коливальному контурі.

3. Формула Томсона.

Демонстрації

3 хв.

Спостереження

осцилограм змінного струму.

Вивчення нового матеріалу

26 хв.

1. Змінний електричний струм.

2. Як одержувати змінну ЕРС.

3. Генератор змінного струму.

Закріплення вивченого матеріалу

12 хв.

1. Якісні питання.

2. Навчаємося розв’язувати задачі.

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Змінний електричний струм

O Змінний струм – електричний струм, що періодично змінюється за модулем і напрямком.

O Вимушені електромагнітні коливання – незатухаючі коливання заряду, напруги, сили струму й інших фізичних величин,

зумовлених ЕРС, що періодично змінюється:

Змінний електричний струм

Яскравим прикладом вимушених коливань є змінний струм:

Змінний електричний струм

2. Як одержувати змінну ЕРС

Джерело електричної енергії, що створює періодично змінювану ЕРС, називають генератором змінного струму.

Генератором змінного струму може служити дротяна рамка, що обертається в однорідному магнітному полі індукцією Змінний електричний струм з деякою постійною кутовою швидкістю?.

Змінний електричний струм

Магнітний потік через рамку Ф = BScosЗмінний електричний струм. Залежність кута Змінний електричний струм від часу має вигляд Змінний електричний струм = ?t. Тоді Ф = BScos? t.

Зміна магнітного потоку призводить до виникнення в рамці ЕРС індукції Змінний електричний струм Відповідно до закону електромагнітної індукції Змінний електричний струм Швидкість зміни магнітного потоку? Ф/?t з погляду математики є похідною функції Ф(t), тому

Змінний електричний струм

Таким чином, розглянута рамка є джерелом ЕРС, що зазнає гармонічних коливань амплітудою Змінний електричний струм Якщо рамка містить N витків провідника, амплітуда ЕРС збільшується в N разів:

Змінний електричний струм

Щоб скористатися отриманою ЕРС, необхідно приєднати рухомі кінці рамки до нерухомих контактів зовнішнього електричного кола. Можна зробити так, щоб металеве кільце від кожного з кінців рамки сковзало по своєму нерухомому контакту (щітки). Тоді щітки можна розглядати як полюси джерела струму. Якщо приєднати до цих полюсів резистор, опір R якого в багато разів перевищує опір рамки й контактів, напруга на ньому дорівнюватиме ЕРС у рамці u(t) = ?NBSsin? t, а сила струму в резисторі буде:

Змінний електричний струм

На рисунку показаний графік залежності сили струму від часу (Imax = ?NBS).

Змінний електричний струм

Період змінного струму: Змінний електричний струм частота: Змінний електричний струм

3. Генератор змінного струму

Найпростіший генератор змінного струму являє собою металевий сердечник, у пази якого вкладена обмотка. Кінці обмотки з’єднані з кільцями. Сердечник з обмоткою обертається в магнітному полі нерухомого постійного магніту або електромагніту. Обертову частину генератора називають ротором, нерухому – статором.

Швидкість обертання ротора можна зменшити, якщо використати електромагніт, що має кілька пар магнітних полюсів. Частота v змінного струму пов’язана із частотою обертання ротора генератора vmax співвідношенням: v = pvmax, де p – кількість пар магнітних полюсів генератора.

ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

Перший рівень

1. За яких умов в електричному колі виникають вимушені електромагнітні коливання?

2. Яке явище використовують під час виробництва електроенергії на електростанціях?

3. Чому ми не помічаємо мерехтіння лампочок, увімкнених в освітлювальну мережу змінного струму?

Другий рівень

1. Яка енергія перетворюється в електричну енергію?

2. На якому явищі заснована дія генераторів електричного струму?

3. Чому під час рівномірного обертання рамки в постійному магнітному полі в ній індукується не постійний, а змінний струм?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1). Якісні питання

1. Чи можна виміряти чутливим електрометром напругу в колі змінного струму?

2. Що обертають на генераторах електростанцій – рамки чи магніти? Чим це обумовлено?

2). Навчаємося розв’язувати задачі

1. ЕРС змінного струму задана рівнянням e = 100sin20Змінний електричний струмT. Визначте частоту й період струму.

2. Дротяна прямокутна рамка розміром 20 х 30 см, що має 20 витків мідного проводу діаметром 1 мм, перебуває в однорідному магнітному полі індукцією 0,5 Тл. Рамку замикають на резистор опором 6,6 Ом і починають обертати із частотою 10 об/с. Визначте максимальну силу струму, що виникає в рамці.

ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

– Змінний струм – електричний струм, що періодично змінюється за модулем й напрямком.

Змінний електричний струм

– Вимушені електромагнітні коливання – незатухаючі коливання заряду, напруги, сили струму й інших фізичних величин, зумовлених ЕРС, що періодично змінюється:

Змінний електричний струм

– Джерело електричної енергії, яке створює ЕРС, що періодично змінюється, називають генератором змінного струму.

Домашнє завдання

1. Підр-1: § 29; підр-2: § 15.

2. Зб.:

Рів2 № 9.24; 9.25; 9.26; 9.27.

Рів3 № 9.31; 9.31; 9.33; 9.34.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...



Тварини водойм.
Ви зараз читаєте: Змінний електричний струм