El principio de funcionamiento del alternador. Oscilaciones electromagnéticas forzadas. Oscilaciones electromagnéticas en el circuito: la fuente de ondas de radio.

Aparecen en presencia de una fuerza externa que cambia periódicamente. Tales oscilaciones aparecen, por ejemplo, en presencia de una fuerza electromotriz periódica en el circuito. Una fem de inducción variable ocurre en un marco de alambre de varias vueltas, girando en el campo de un imán permanente.

En este caso, el flujo magnético que penetra en el marco cambia periódicamente. De acuerdo con la ley de la inducción electromagnética, la EMF emergente de la inducción también cambia periódicamente. Si el marco se cierra a un galvanómetro, su flecha comenzará a oscilar alrededor de la posición de equilibrio, lo que indica que fluye una corriente alterna en el circuito. Una característica distintiva de las oscilaciones forzadas es la dependencia de su amplitud de la frecuencia de los cambios en la fuerza externa.

Corriente alterna.

Corriente alterna es una corriente eléctrica que cambia con el tiempo.

La corriente alterna es diferentes tipos Corrientes de impulso, pulsantes, periódicas y cuasi periódicas. En ingeniería, corriente alterna generalmente significa corrientes periódicas o casi periódicas de una dirección alterna.

El principio de funcionamiento del alternador.

La corriente periódica más utilizada, cuya intensidad varía con el tiempo según ley armónica(corriente alterna armónica o sinusoidal). Esta es la corriente utilizada en fábricas y fábricas y en la red de iluminación de apartamentos. Es una oscilación electromagnética forzada. Frecuencia industrial corriente alterna es de 50 Hz. voltaje de corriente alterna en los enchufes de la red de alumbrado es creado por generadores en centrales eléctricas. El modelo más simple dicho generador es una estructura de alambre que gira en un campo magnético uniforme.

Flujo de inducción magnética F, penetrando un marco de alambre con un área S, proporcional al coseno del ángulo α entre la normal al marco y el vector de inducción magnética:

Ф = BS cos α.

Con una rotación uniforme del marco, el ángulo α aumenta en proporción al tiempo t: α = 2πnt, dónde norte- frecuencia de rotación. Por lo tanto, el flujo de inducción magnética cambia armónicamente con la frecuencia de oscilación cíclica. ω = 2πn:

Ф = BS cos ωt.

De acuerdo con la ley de inducción electromagnética, la fem de inducción en el marco es:

e \u003d -Ф "\u003d -BS (cos ωt)" \u003d ɛ m sin ωt,

dónde ɛm= BSω es la amplitud de la fem de inducción.

Por lo tanto, el voltaje en la red de CA cambia según una ley sinusoidal (o coseno):

u = Um sen ωt(o tu = um porque ωt),

dónde tu- valor instantáneo de la tensión, tú m- amplitud de tensión.

La corriente en el circuito cambiará a la misma frecuencia que el voltaje, pero es posible un cambio de fase entre ellos. φ con. Por lo tanto, en caso general valor actual instantáneo i está determinada por la fórmula:

yo = yo m pecado(φt + φCon) ,

dónde Yo soy es la amplitud de la corriente.

La fuerza de la corriente en un circuito de corriente alterna con una resistencia. si un circuito eléctrico consta de resistencia activa R y alambres con inductancia despreciable

Conferencia6 . Oscilaciones y ondas electromagnéticas.

plan de clase

Oscilaciones libres no amortiguadas en un circuito oscilatorio.

Oscilaciones electromagnéticas libres amortiguadas.

Oscilaciones electromagnéticas forzadas. resonancia electrica

Ondas electromagnéticas.

1. Oscilaciones libres no amortiguadas en el circuito oscilatorio.

Entre los fenómenos eléctricos, un lugar especial lo ocupan las oscilaciones electromagnéticas, en las que las cantidades eléctricas (cargas, corrientes, campos eléctricos y magnéticos) cambian periódicamente. Para excitar y mantener las oscilaciones electromagnéticas se requieren ciertos sistemas, el más simple de los cuales es un circuito oscilatorio.

circuito oscilatorio Un circuito que consta de una bobina de inductancia L y un capacitor de capacitancia C conectados en serie.

Consideremos el proceso de aparición de oscilaciones electromagnéticas en un circuito oscilatorio idealizado, en el que se puede despreciar la resistencia de los cables de conexión. Para la excitación en el circuito de oscilación, el capacitor se carga preliminarmente, dando a sus placas una carga q 0 desde una fuente externa (Fig. 1).

En un circuito oscilatorio cargado se establecen oscilaciones libres, denominadas electromagnéticas. En este caso, los valores de todas las cantidades eléctricas y magnéticas fluctúan.

En el circuito se producen oscilaciones electromagnéticas, durante las cuales la energía del campo eléctrico se convierte en energía. campo magnético y viceversa. La figura 2 es un gráfico de la carga de un capacitor. de vez ,

, sobre el cual los valores de carga en los instantes de tiempo

se comparan los estados correspondientes del circuito oscilatorio (a; b; c; d; e).

Las oscilaciones electromagnéticas son en muchos aspectos similares a las oscilaciones mecánicas, es decir, las ecuaciones que los describen y sus soluciones son similares.

Escribamos para el circuito la segunda regla de Kirchhoff para un momento de tiempo arbitrario: la suma de las caídas de tensión es igual a la suma de las fem que actúan en el circuito. Solo una fem actúa en el circuito: fem de autoinducción , y la caída de tensión se produce a través del condensador, por lo que

dónde

- valor instantáneo de la carga en las placas del capacitor.

Denotar

;

-ecuación diferencial de oscilaciones electromagnéticas libres.

Así, en un circuito oscilatorio ideal (Fig. 3), las oscilaciones de carga ocurren de acuerdo con una ley armónica (Fig. 4).

aquellos. Las fluctuaciones de corriente provocan fluctuaciones de carga en fase cuando la corriente alcanza su valor máximo, la carga y el voltaje se vuelven cero (y viceversa).

Porque frecuencia cíclica natural del circuito,

fórmula de Thomson.

Oscilaciones electromagnéticas libres amortiguadas.

Porque todo conductor tiene resistencia, durante el paso de la corriente en el circuito oscilatorio se libera calor Joule, es decir se pierde energía, por lo que las oscilaciones electromagnéticas libres en un circuito real (Fig. 5) siempre están amortiguadas. Para tal circuito

, dónde

- caída de voltaje a través de la resistencia activa del circuito.

o

.

Denotar

.

-ecuación diferencial de oscilaciones electromagnéticas libres amortiguadas.

La solución a esta ecuación es la expresión

.

frecuencia cíclica de oscilaciones naturales no amortiguadas;

frecuencia cíclica de oscilaciones naturales amortiguadas;

la ley de amplitud decreciente (Fig. 6), donde - amplitud en t=0.

Descubre el significado físico de . Introducimos el concepto tiempo de reacción- tiempo durante el cual la amplitud disminuye en e veces.

Por lo tanto,  es el recíproco de .

Decremento logarítmico por oleaje - el logaritmo natural de la relación de 2 amplitudes que difieren en el tiempo por un período.

En el tiempo , el sistema oscilará.

es el número de oscilaciones para las cuales la amplitud disminuye por un factor de e.

El factor de calidad caracteriza la capacidad del circuito oscilatorio para amortiguar las oscilaciones:

q

.

El factor de calidad es proporcional al número de oscilaciones durante las cuales la amplitud disminuye por un factor de e.

Si Q es grande, las oscilaciones decaen lentamente (Fig. 7,

).

Oscilaciones electromagnéticas forzadas. resonancia electrica

Las oscilaciones electromagnéticas libres ocurren con una frecuencia determinada por los parámetros del circuito. ,y , y en un circuito oscilatorio real decaen con el tiempo debido a las pérdidas de energía. Para obtener oscilaciones no amortiguadas, se deben compensar las pérdidas de energía. Por lo tanto, para obtener oscilaciones electromagnéticas no amortiguadas, es necesario introducir una fem en el circuito, que cambia periódicamente en el tiempo de acuerdo con la ley armónica:

dónde  0 es la amplitud de la fem;  es la frecuencia cíclica de la fem impulsora.

obligado llamadas oscilaciones electromagnéticas que ocurren bajo la acción de una fem que cambia periódicamente (Fig. 8).

porque

,

-ecuación diferencial de oscilaciones electromagnéticas forzadas.

Se puede demostrar que la solución de esta ecuación es la expresión:

H y la fig. 9 muestra un gráfico de la dependencia de la carga del capacitor con el tiempo en el caso de oscilaciones electromagnéticas forzadas en estado estacionario.

Las vibraciones forzadas se realizan con la misma frecuencia. , que es la fuerza f.e.m. Se ha establecido experimentalmente que el cambio va a la zaga en su cambio de los cambios en fem ;y- diferencia de fase de oscilaciones y , cambio de fase entre cambio y .

Valor pico cargo y

se definen por las fórmulas:

Porque

uno puede encontrar w para el cual

.

Los cálculos muestran que

.

mi resonancia electrica- el fenómeno de un fuerte aumento en la amplitud de las oscilaciones forzadas, cuando la frecuencia de la fem impulsora se aproxima a la frecuencia natural del circuito oscilatorio .

Cómo más resistencia contorno R, más aplanada es la curva de resonancia (Fig. 10).

Ondas electromagnéticas.

Una carga eléctrica que se mueve uniformemente en el vacío (en relación con ISO) no irradia. Esto es obvio por el principio de relatividad, según el cual todos los ISO son iguales. En un sistema que se mueve junto con una carga, es estacionario y las cargas estacionarias no irradian. El campo de carga (electrostática en su propio sistema y electromagnética en todos los demás) se mueve con él. Si la carga se mueve con aceleración bajo la acción de fuerzas externas, el campo, que tiene energía y, por lo tanto, masa e inercia, se separa, por así decirlo, de la carga y se irradia al espacio a la velocidad de la luz. La radiación ocurre siempre que una fuerza externa actúe sobre la carga, impartiéndole aceleración. Ejemplo: radiación sincrotrón, a energías 10 7 eV, los electrones emiten luz visible, a 10 9 eV - rayos x.

El movimiento de una carga con cambios de aceleración campo eléctrico cerca de él. Este campo eléctrico alterno, según la teoría de Maxwell, genera un campo magnético interconectado con él en el espacio circundante, el cual, a su vez, al ser variable, genera un campo eléctrico de vórtice en áreas vecinas del espacio, por lo que el proceso se propaga en espacio en todas las direcciones con gran velocidad (Fig. 11).

Así, si una carga eléctrica se mueve con aceleración (u oscila), en el espacio circundante, capturando áreas cada vez mayores, surge un sistema de campos eléctricos y magnéticos mutuamente perpendiculares, que cambian periódicamente. Se forma una onda electromagnética que corre en todas direcciones a partir de una carga oscilante.

PAGS El proceso de propagación de las oscilaciones electromagnéticas en el espacio se denomina onda electromagnética. La condición principal para la radiación EMW es la presencia de aceleración.

Los vectores son perpendiculares entre sí y a la dirección de propagación y forman con ella un sistema dextrógiro. Porque el EMW es transversal (Fig. 12). A distancias de la fuente que son mucho mayores que la longitud de onda, la EMW es plana.

dónde

Velocidad EMW en vacío,

Obtenemos la ecuación de un plano EMW (Fig. 13).

Si en el punto O

, en el punto METRO

;

es el tiempo que tarda la onda en recorrer la distancia desde el punto al punto

.

Porque

,

donde es el vector de onda.

En general ,.

El campo de radiación electromagnética fue descubierto hace relativamente poco tiempo, hace unos 100 años. Durante el siglo pasado, este descubrimiento ha llevado a cambios significativos en la vida de la sociedad. La mayoría de los sistemas de ingeniería de radio se basan en el uso directo del campo electromagnético, es decir, ondas de radio para transmitir información (comunicaciones, radiodifusión, televisión) o extraerla (radar, radiotelemetría, etc.); La palabra "radio" en realidad significa radiación.

No existe tal área de actividad humana donde la ingeniería de radio no se aplicaría o no podría aplicarse. El progreso de la sociedad sin ingeniería de radio, electrónica de radio es simplemente imposible. La electrónica de radio se utiliza en diversas investigaciones científicas, investigación espacial, aviación, marina, medicina, metrología, geología, industria, agricultura. Recientemente se han llevado a cabo estudios sobre la posibilidad de transmitir energía solar desde fotocélulas espaciales a la Tierra mediante ondas de radio concentradas en haces estrechos. Las ondas de radio se utilizan ampliamente en asuntos militares: radar: para combatir misiles autoguiados; para reconocimiento de radar aerotransportado, etc.

Recientemente, se ha hecho posible obtener imágenes de radar de alta calidad de la superficie terrestre y de los objetos, comparables en detalle con las fotografías aéreas.

La posibilidad de usar señales de radio para determinar la ubicación de los objetos reflectantes (barcos, aviones, automóviles) fue expresada por A.S. Popov, a quien el mundo le debe la invención de la radio.

Sobre la base de los sistemas de radiogoniometría, se han construido "pilotos automáticos", sistemas para el aterrizaje "a ciegas" de aeronaves en la niebla y muchos otros dispositivos.

Las oscilaciones forzadas se denominan oscilaciones causadas por la acción sobre el sistema de fuerzas externas que cambian periódicamente con el tiempo. En el caso de las oscilaciones electromagnéticas, tal fuerza externa es una fem que cambia periódicamente. fuente actual.

Características distintivas oscilaciones forzadas: oscilaciones forzadas - oscilaciones no amortiguadas; la frecuencia de las oscilaciones forzadas es igual a la frecuencia de la acción periódica externa sobre el sistema oscilatorio, es decir, en este caso, es igual a la frecuencia del cambio de fem. fuente actual.

La amplitud de las oscilaciones forzadas depende de la frecuencia del cambio de fem. fuente actual. Las oscilaciones forzadas se caracterizan por el fenómeno de la resonancia eléctrica, en el que la amplitud de las oscilaciones forzadas llega a ser máxima. Este fenómeno físico se observa cuando la frecuencia del cambio de fem coincide. una fuente de corriente con una frecuencia de oscilación natural de un circuito dado, es decir:

donde: i es el valor instantáneo de la corriente, es decir su valor en el tiempo t = 0;

J0 - amplitud o valor máximo de la fuerza actual;

w - frecuencia de cambio de corriente, numéricamente igual a la frecuencia cambios fem fuente actual.

En la práctica, es inconveniente usar valores instantáneos o de amplitud de corriente y voltaje. Los amperímetros y voltímetros en el circuito de CA miden los llamados valores efectivos o efectivos de la corriente alterna, que están relacionados con los valores de amplitud de la corriente mediante las fórmulas:

Los valores efectivos de la intensidad de corriente y el voltaje de la corriente alterna son los valores de estas cantidades para tales corriente continua, que, sobre la misma resistencia activa, libera durante un tiempo igual al período T de la corriente alterna, la misma cantidad de calor que la corriente alterna dada.

La fuente de corriente alterna es un generador de corriente alterna, cuyo principio físico se basa en la rotación uniforme a una velocidad angular w de un marco plano con área S, que consta de N vueltas, en un campo magnético uniforme con inducción B. En este caso, el marco es atravesado por un flujo magnético alterno:

donde: Ф0 - el valor máximo del flujo magnético;

a es el ángulo entre la normal al marco y el vector de inducción magnética B;

De acuerdo con la ley de inducción electromagnética, el valor de la fem instantánea se excitará en el marco, cambiando de acuerdo con la ley:

donde: e - valor de fem instantáneo;

e0 - valor de amplitud de fem;

w es la velocidad angular de rotación del marco.

En general, un circuito de corriente alterna es un circuito oscilatorio:

El voltaje en los terminales de la fuente de corriente U varía según la ley armónica con la frecuencia de cambio de la fem. alternador.

Existe una diferencia fundamental entre la resistencia eléctrica del circuito de CA en comparación con la resistencia eléctrica del circuito de CC, asociada con las transformaciones. energía eléctrica en otras formas de energía.

Los dispositivos en los que la energía eléctrica se convierte completa e irreversiblemente en otros tipos de energía se denominan cargas activas, y resistencias electricas estos dispositivos - resistencias activas. En un circuito de CC, solo hay cargas resistivas.

Los dispositivos en los que no hay una conversión irreversible de energía eléctrica en otras formas de energía se denominan cargas reactivas y sus resistencias se denominan resistencias reactivas. Las reactancias en un circuito de CA tienen un capacitor y un inductor, que se denominan respectivamente reactancia capacitiva xc y reactancia inductiva xL. En este caso, el capacitor solo tiene reactancia y el inductor, además de la reactancia, también tiene resistencia activa. Las reactancias se calculan mediante las fórmulas:

donde: C es la capacitancia del capacitor;

L es la inductancia de la bobina;

w es la frecuencia del cambio de fem. fuente actual.

Si no hay carga reactiva en el circuito de corriente alterna o su resistencia es insignificante en comparación con la resistencia activa del circuito, entonces las fluctuaciones de corriente coinciden en fase con las fluctuaciones de voltaje y ocurren con la frecuencia y la fase de las oscilaciones de fem. fuente actual:

Un circuito de CA que no contiene un capacitor y cuya resistencia activa es despreciable en comparación con la reactancia inductiva se denomina circuito de CA con resistencia inductiva. En tal circuito, las fluctuaciones de voltaje en la bobina están por delante de las fluctuaciones de corriente por π/2, es decir:

. (14)

circuito de CA que no tiene reactancia inductiva y cuya resistencia activa es despreciable en comparación con la capacitancia, se denomina circuito de corriente alterna con capacitancia. En tal circuito, las fluctuaciones de corriente conducen a las fluctuaciones de voltaje en π/2:

. (21)

La potencia se llama potencia activa. El factor cosφ se denomina factor de potencia, donde: j es el cambio de fase entre las fluctuaciones de corriente y voltaje. El factor de potencia se calcula mediante la fórmula.

Recuerde que es conveniente observar oscilaciones en un circuito oscilatorio. Llamamos circuito oscilatorio al sistema más simple en el que pueden existir estas oscilaciones. El circuito oscilatorio consta de dos elementos: una bobina, con un cierto número de vueltas, que tiene una inductancia y un condensador, Característica principal que es la capacidad eléctrica (Fig. 1).

Arroz. 1. Designaciones de bobinas y condensadores ()

Los elementos se pueden conectar de diferentes maneras, pero la mayoría de las veces, para observar las vibraciones, se conectan, como se muestra en la Fig. 2.

Arroz. 2. Circuito oscilatorio LC ()

Un capacitor está conectado en paralelo a la bobina, dicho circuito se denomina circuito oscilatorio LC, lo que enfatiza que el circuito incluye un capacitor y un inductor. Este es el sistema más simple en el que se producen oscilaciones electromagnéticas. Como ya sabemos, las fluctuaciones pueden ocurrir si se dan ciertas condiciones:

1. La presencia de un circuito oscilatorio.

2. La resistencia eléctrica debe ser muy pequeña.

3. Condensador cargado.

Esto se trata de vibraciones libres.

Para que surjan oscilaciones no amortiguadas, oscilaciones forzadas, cada vez tendremos que impartir energía adicional al capacitor en el circuito oscilatorio. Veamos cómo se ve en el diagrama (Fig. 3).

Arroz. 3. Circuito oscilatorio de oscilaciones electromagnéticas forzadas ()

En este caso, se muestra un circuito oscilatorio, cuyo condensador está equipado con una llave. La llave puede cambiar a la posición 1 o a la posición 2. Cuando se conecta a la posición 1, el capacitor está conectado a una fuente de voltaje y recibe una carga, es decir, el capacitor está cargado. Cuando se conecta a la posición 2, las oscilaciones comienzan en este circuito oscilatorio, el gráfico de este circuito oscilatorio se verá así (Fig. 4).

Arroz. 4. Gráfico de oscilaciones electromagnéticas forzadas ()

Cuando la llave se conecta a la posición 2, la corriente eléctrica aumenta, cambia su dirección y pasa a la atenuación, cuando la llave se cambia a la posición 1 y luego a la posición 2, se produce el siguiente período de oscilación. Como resultado, observamos una imagen de oscilaciones electromagnéticas forzadas que ocurren en el circuito.

El tipo más común de oscilaciones electromagnéticas forzadas es un marco que gira en un campo magnético. Este dispositivo se llama alternador, y la corriente alterna en sí misma son oscilaciones electromagnéticas forzadas.

Para obtener oscilaciones no amortiguadas en el circuito, es necesario hacer un circuito en el que el capacitor se cargue cada vez, al menos un período.

cuando fluye corriente eléctrica en el circuito oscilatorio, cada vez que hay pérdidas de energía que están asociadas con la resistencia activa, es decir, la energía se gasta en calentar los cables, pero hay dos más momentos importantes pérdida de energía:

Costes energéticos por la acción de la carga electromagnética del condensador sobre el dieléctrico, que se encuentra entre las placas. El dieléctrico se ve afectado. campo eléctrico, que se produce en el interior del condensador, en cuyo caso se consume parte de la energía;

Cuando una corriente eléctrica fluye a través del circuito, se crea un campo magnético que disipa una cierta cantidad de energía en el espacio circundante.

Para compensar estas pérdidas, debemos informar cada vez al condensador de energía.

Este problema se resolvió con éxito en 1913, cuando un tres electrodo lámpara eléctrica(Figura 5).

Arroz. 5. Tubo de vacío de tres electrodos ()

Oscilaciones electromagnéticas forzadas- cambios periódicos en la corriente y el voltaje en el circuito eléctrico.

Un circuito eléctrico no es necesariamente un circuito oscilatorio, sino cambios periódicos en las características (corriente, voltaje, carga), estas serán oscilaciones electromagnéticas forzadas.

Forzado oscilaciones electromagnéticas - sin amortiguar oscilaciones electromagnéticas, ya que no se detienen por un tiempo arbitrariamente largo, cualquier tiempo que hayamos planeado.

La teoría del campo electromagnético fue formulada por el científico inglés James Maxwell, la consideraremos en lecciones futuras.

Bibliografía

Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. física ( un nivel básico de) - M.: Mnemozina, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Grado 10 de física. - M.: Mnemósine, 2014.
Kikoin I.K., Kikoin A.K. Física-9. - M.: Ilustración, 1990.

Tareas para el hogar

Definir oscilaciones electromagnéticas forzadas.
¿De qué está hecho el circuito oscilante más simple?
¿Qué es necesario para que las oscilaciones no sean amortiguadas?

Portal de Internet Sfiz.ru ().
Portal de Internet Eduspb.com ().
Portal de Internet Naexamen.ru ().

Características distintivas de las oscilaciones forzadas: oscilaciones forzadas - oscilaciones no amortiguadas; la frecuencia de las oscilaciones forzadas es igual a la frecuencia de la acción periódica externa sobre el sistema oscilatorio, es decir, en este caso, es igual a la frecuencia del cambio de fem. fuente actual.

donde: i es el valor instantáneo de la corriente, es decir su valor en el tiempo t = 0;

J 0 - amplitud o valor máximo de la fuerza actual;

w es la frecuencia de cambio de corriente, numéricamente igual a la frecuencia de cambio de fem. fuente actual.

Los valores efectivos de la intensidad de la corriente y el voltaje de la corriente alterna son los valores de estas cantidades para una corriente continua de este tipo que, en la misma resistencia activa, libera la misma cantidad de calor en un tiempo igual al período T de la corriente alterna como la corriente alterna dada.

donde: Ф 0 - el valor máximo del flujo magnético;

a es el ángulo entre la normal al marco y el vector de inducción magnética B;

De acuerdo con la ley de inducción electromagnética, el valor de la fem instantánea se excitará en el marco, cambiando de acuerdo con la ley:

donde: e - valor de fem instantáneo;

e 0 - valor de amplitud de fem;

w es la velocidad angular de rotación del marco.

En general, un circuito de corriente alterna es un circuito oscilatorio:

El voltaje en los terminales de la fuente de corriente U varía según la ley armónica con la frecuencia de cambio de la fem. alternador.

Existe una diferencia fundamental entre la resistencia eléctrica de un circuito de CA en comparación con la resistencia eléctrica de un circuito de CC, asociada con la conversión de energía eléctrica en otros tipos de energía.

Los dispositivos en los que la energía eléctrica se convierte completa e irreversiblemente en otros tipos de energía se denominan cargas activas, y las resistencias eléctricas de estos dispositivos se denominan resistencias activas. En un circuito de CC, solo hay cargas resistivas.

Los dispositivos en los que no hay una conversión irreversible de energía eléctrica en otras formas de energía se denominan cargas reactivas y sus resistencias se denominan resistencias reactivas. Las reactancias en un circuito de corriente alterna tienen un capacitor y un inductor, que se denominan respectivamente resistencia capacitiva x c y reactancia inductiva x L . En este caso, el capacitor solo tiene reactancia y el inductor, además de la reactancia, también tiene resistencia activa. Las reactancias se calculan mediante las fórmulas:

donde: C es la capacitancia del capacitor;

L es la inductancia de la bobina;

w es la frecuencia del cambio de fem. fuente actual.

. (14)

Un circuito de CA que no tiene reactancia inductiva y cuya resistencia activa es insignificante en comparación con la reactancia capacitiva se denomina circuito de CA capacitivo. En dicho circuito, las fluctuaciones de corriente conducen a las fluctuaciones de voltaje en /2:

Para la amplitud y valores efectivos de la corriente alterna, es válida la ley de Ohm:

, (19)

donde el valor de R se denomina impedancia del circuito de CA.

La cantidad de calor Q liberada en la resistencia activa se calcula de acuerdo con la ley de Joule-Lenz:

. (20)

La cantidad de energía eléctrica convertida en otros tipos de energía está determinada por la potencia de la corriente alterna. Dado que la corriente y el voltaje son variables, la potencia en el circuito de corriente alterna también es variable. Por lo tanto, tiene sentido hablar solo sobre el valor instantáneo de la potencia \u003d I 2 R a, o sobre el valor promedio de la potencia durante el período T del cambio en la corriente alterna, calculado por la fórmula:

. (21)

. (22)

Un dispositivo llamado transformador se utiliza para convertir la corriente alterna de un voltaje en corriente alterna de otro voltaje a la misma frecuencia. El transformador es un sistema que consta de dos devanados (bobinas) conectados por un núcleo. Si la bobina original contiene N 1 vueltas y la bobina secundaria contiene N 2 vueltas, entonces la relación de transformación k se calcula mediante la fórmula:

donde e 1 y e 2 - e.m.f. inducción en los devanados primario y secundario.

Si la caída de tensión en la resistencia activa del devanado primario del transformador es despreciable, entonces: ε 1 = u 1 y ε 2 = u 2. Después:

eficiencia transformador se llama la relación de potencia R 2 dada por el devanado secundario a la potencia R 1 suministrada a devanado primario:

. (25)

eficiencia transformadores modernos es muy alto - 97-98%. Por lo tanto, de acuerdo con la ley de conservación de la energía, la potencia actual en el devanado primario es casi igual a la potencia actual en devanado secundario: R 1 R 2 . Se sigue que: J 1 U 1 J 2 U 2 .

Entonces la fórmula (24) se puede escribir como:

, (26)