Практикум по курсу общей физики по специальностям "География", "Природопользование", "Геоэкология". Миловидова С.Д - 44 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

44
РАБОТА № 8(9)
ПРОВЕРКА ОБОБЩЕННОГО ЗАКОНА ОМА ДЛЯ ЦЕПИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Приборы и принадлежности: катушка индуктивности, магазин
емкостей , амперметр, вольтметры для переменного и постоянного токов,
реостат, ключ.
Краткая теория
Переменный - это ток , величина и направление которого периодически
изменяются во времени . Закон изменения тока может быть весьма
разнообразным. Мы будем рассматривать переменный ток , изменяющийся
по синусоидальному закону
(
)
ϕ
ω
+
=
tii sin
0
, (1)
где i – мгновенное значение тока, i
0
–амплитудное значение тока, ω -
круговая частота ,
(
)
ϕ
ω
t
-фаза колебаний , ϕ
0
– начальная фаза .
Приборы переменного тока измеряют обычно не мгновенное
значение тока i, а эффективное значение i
эфф
, которое для синусоидального
тока меньше амплитудного в
2
раз, т.е.
2
0
i
i
эфф
= , аналогично для напряжения
2
0
U
эфф
U =
(2)
Под эффективным значением переменного тока понимается значение
такого постоянного тока, который в активном сопротивлении выделяет ту
же мощность, что и данный переменный ток .
Сопротивление цепи постоянному току называют активным
сопротивлением , которое полностью определяет свойства электрической
цепи , Сложнее обстоит дело в случае переменного тока, где большую роль
играют индуктивность L и емкость C отдельных элементов цепи .
Рассмотрим цепи переменного тока с R, L и C.
1.Активное сопротивление R в цепи переменного тока
Пусть в цепи сопротивление R (рис. 1), течет переменный ток
tsinii
ω
0
(3)
Полагаем , что начальная фаза ϕ
0
= 0. Тогда на основании закона Ома для
участка цепи напряжение u
R
на сопротивлении R,
будет равно
tRiiRU
R
ω sin
0
≈
или tUU
RR
ω sin
0
(4),
где U
0R
=i
0
R - амплитудное значение переменного
тока. Откуда
R
U
i
R0
0
=
. Это есть закон Ома для
амплитудных значений переменного тока и напряжения цепи с активным
сопротивлением .
Сравнивая (3) и (4), видим , что ток i и напряжение u
R
на активном
сопротивлении, которое будем называть омическим падением напряжения,
совпадают по фазе , т.е. разность фаз между колебаниями тока и
R
Рис.1
                                              44


                                     РА Б ОТА № 8(9)
         П Р О В Е Р КА О Б О Б Щ Е Н Н О ГО ЗА КО Н А О М А ДЛ Я Ц Е П И
                                    П Е Р Е М Е Н Н О ГО ТО КА
       П риборы и прина длеж ности: к ату ш к а инду к тивности, ма га з                      ин
емк остей, а мперметр, вольтметры для переменного и постоянного ток ов,
реоста т, к лю ч.
                                      К ратк аятеория
    П еременны й - это ток , величина и на пра вление к оторого периодическ и
из меняю тся во времени. За к он из               менения ток а мож ет бы ть весьма
ра з нообра з ны м. М ы бу дем ра ссматрива ть переменны й ток , из              меняю щ ийся
по сину соида льному з      ак ону               i = i 0 sin(ωt + ϕ ) ,                      (1)
где i – мгновенное з        на чение ток а , i0 –а мплиту дное з         на чение ток а, ω -
к ру гова яча стота , (ωt + ϕ ) -фа з  а к олеба ний, ϕ0 –на ча льна яфа з       а.
       П риборы переменного ток а из                  меряю т обы чно не мгновенное
з на чение ток а i, а эффек тивное з      на чение iэфф, к оторое длясину соида льного
ток а меньш е а мплиту дного в 2 ра з             , т.е.
                          i
                 i эф ф = 0 , а на логично дляна пряж ения                          U         (2)
                            2                                             U       = 0
                                                                            эф ф      2
       П од эффек тивны м з      на чением переменного ток а понима етсяз               на чение
та к ого постоянного ток а , к оторы й в а к тивном сопротивлении вы деляет ту
ж е мощ ность, что и да нны й переменны й ток .
       С опротивление цепи постоянному ток у на з                        ы ваю т а к тивны м
сопротивлением, к оторое полностью определяет свойства элек трическ ой
цепи, С лож нее обстоитдело в слу ча е переменного ток а , где больш у ю роль
игра ю тинду к тивность L и емк ость C отдельны х элементов цепи.
       Ра ссмотрим цепи переменного ток а с R, L и C.
         1.А ктив ное сопротив ление R в ц епи переменного тока
П у сть вцепи сопротивление R (рис. 1), течетпеременны й ток
                                          i = i 0 sin ωt                                      (3)
П ола га ем, что на ча льна я фа з   а ϕ0 = 0. Т огда на основа нии з         а к она О ма для
              R               у ча стк а цепи на пряж ение u R на сопротивлении R,
                              бу детравно
                                                     U R ≈ iR = i0 R sin ωt
            ∼                           или U R = U 0 R sin ωt                               (4),
       Рис.1                  где U0R =i0R - а мплиту дное з         на чение переменного
                                                         U
                              ток а. О тк у да i0 = 0 R . Это есть з          а к он О ма для
                                                           R
а мплиту дны х з    на чений переменного ток а и на пряж ения цепи с а к тивны м
сопротивлением.
       С равнива я (3) и (4), видим, что ток i и на пряж ение uR на а к тивном
сопротивлении, к оторое бу дем на з         ы ва ть омическ им па дением на пряж ения,
совпада ю т по фа з      е, т.е. ра з   ность фа з меж ду к олеба ниями ток а и

Страницы