1 Ekte og ideelle e-postkilder. energi. tilsvarende ordninger. Enhver kilde elektrisk energi konverterer andre typer energi (mekanisk, lys, kjemisk, etc.) til elektrisk energi. Strømmen i kilden til elektrisk energi er rettet fra negativ til positiv på grunn av ytre krefter på grunn av typen energi som kilden omdanner til elektrisk energi. Den virkelige kilden til elektrisk energi i analysen av elektriske kretser kan representeres enten i formen spenningskilde eller som strømkilde. Nedenfor er et eksempel på et vanlig batteri.
Måter å presentere en reell kilde til elektrisk energi på skiller seg fra hverandre ved ekvivalente kretser (designdiagrammer). På fig. 15 er den virkelige kilden representert (erstattet) av en spenningskildekrets, og i fig. 16 er den virkelige kilden representert (erstattet) av strømkildekretsen.
|
|
|
||
|
|
|||
|
| |||
Periode(T) - tid (er) hvor variabelen gjør en fullstendig svingning. Frekvens er antall sykluser per sekund. Frekvensenheten er Hertz (forkortet Hz), 1 Hz er lik en oscillasjon per sekund. Periode og frekvens henger sammen T=1/f. Den sinusformede verdien (spenning, strøm, EMF) endres over tid ulike betydninger. Verdien av en mengde på et gitt tidspunkt kalles øyeblikkelig. Amplitude - høyeste verdi sinusformet verdi. Amplituder av strøm, spenning og EMF er angitt med store bokstaver med en indeks: I m, Um, E m og deres øyeblikkelige verdier - med små bokstaver Jeg, u, e. Den øyeblikkelige verdien av en sinusformet størrelse, for eksempel strøm, bestemmes av formelen i = I m sin(ωt + ψ), hvor ωt + ψ er fasevinkelen som bestemmer verdien av den sinusformede størrelsen på et gitt tidspunkt; ψ er den innledende fasen, dvs. vinkelen som bestemmer verdien av mengden i det første øyeblikket. Sinusformede størrelser som har samme frekvens, men forskjellige startfaser, kalles faseforskyvning.
3 På fig. 2 viser grafer av sinusformede størrelser (strøm, spenning) forskjøvet i fase. Når startfasene til de to størrelsene er lik ψ i = ψ u , så er forskjellen ψ i − ψ u = 0 og derfor er det ingen faseforskyvning φ = 0 (fig. 3). Effektiviteten til den mekaniske og termiske virkningen av vekselstrøm estimeres av dens effektive verdi. Den effektive verdien av vekselstrømmen er lik denne verdien likestrøm, som i løpet av en tid lik en periode med vekselstrøm vil frigi i samme motstand samme mengde varme som vekselstrøm. Den nåværende verdien er angitt med store bokstaver uten indeks: Jeg, U, E. Ris. 2 Grafer over sinusformet strøm og spenning forskjøvet i fase. Ris. 3 Grafer over sinusformet strøm og spenning, sammenfallende i fase
For sinusformede verdier er de effektive og amplitudeverdiene relatert av relasjonene:
I=IM /√2; U=U M /√2; E=E M √2. De effektive verdiene for strøm og spenning måles med amperemeter og voltmeter med vekselstrøm, og gjennomsnittsverdien av effekt måles med wattmeter.
4 .Gyldig (effektiv) verdistyrkevekselstrøm kalt mengden likestrøm, hvis virkning vil gi samme arbeid (termisk eller elektrodynamisk effekt) som den betraktede vekselstrømmen i løpet av en periode. Mer vanlig brukt i moderne litteratur matematisk definisjon av denne verdien er rms-verdien til vekselstrømmen. Med andre ord, den effektive verdien av strømmen kan bestemmes av formelen:
.
For harmoniske strømsvingninger
5 Induktiv reaktansformel:
hvor L er induktansen.
Kapasitansformel:
hvor C er kapasitansen.
Vi foreslår å vurdere en vekselstrømkrets, som inkluderer en aktiv motstand, og tegne den i notatbøker. Etter å ha sjekket tegningen, forteller jeg deg det i elektrisk krets(Fig. 1, a) under påvirkning av en vekselspenning flyter en vekselstrøm, hvis endring avhenger av endringen i spenning. Hvis spenningen øker, øker strømmen i kretsen, og når spenningen er null, er det ingen strøm i kretsen. En endring i retningen vil også falle sammen med en endring i spenningsretningen
(Fig. 1, c).
Fig 1. AC-krets med aktiv motstand: a - diagram; b - vektordiagram; c - bølgediagram
Jeg viser grafisk på tavlen strøm- og spenningssinusoider som er i fase, og forklarer at selv om perioden og oscillasjonsfrekvens, så vel som de maksimale og effektive verdiene, er det imidlertid ganske vanskelig å bygge en sinusoid. En enklere måte å representere strøm- og spenningsverdier på er vektor. For denne spenningsvektoren (i skala) bør plottes til høyre fra et vilkårlig valgt punkt. Læreren inviterer elevene til å utsette strømvektoren på egen hånd, og husker at spenningen og strømmen er i fase. Etter å ha konstruert et vektordiagram (fig. 1, b), skal det vises at vinkelen mellom spennings- og strømvektorene er lik null, dvs. ? = 0. Strømstyrken i en slik krets vil bli bestemt av Ohms lov: Spørsmål 2. AC-krets med induktiv motstand Tenk på en AC-krets (fig. 2, a), som inkluderer en induktiv motstand. En slik motstand er en spole med et lite antall omdreininger med stor ledning, der den aktive motstanden anses å være 0.
Ris. 2. AC-krets med induktiv motstand
Rundt svingene til spolen, under passering av strømmen, vil det dannes et vekslende magnetfelt, som induserer svingene til emk av selvinduksjon. I følge Lenz sin regel motvirker induksjonens ede alltid årsaken som forårsaker den. Og siden denne selvinduksjonen er forårsaket av endringer i vekselstrømmen, forhindrer den passasjen. Motstanden forårsaket av denne selvinduksjonen kalles induktiv og er betegnet med bokstaven x L. Den induktive motstanden til spolen avhenger av endringshastigheten til strømmen i spolen og dens induktans L: hvor X L er den induktive motstanden, Ohm; er vinkelfrekvensen til vekselstrømmen, rad/s; L er induktansen til spolen, G.
Vinkelfrekvens == ,
Følgelig.
Kapasitans i en vekselstrømkrets. Før du starter forklaringen, bør det huskes at det er en rekke tilfeller når det i elektriske kretser, i tillegg til aktive og induktive motstander, også er kapasitiv motstand. En enhet designet for å lagre elektriske ladninger kalles en kondensator. Den enkleste kondensatoren er to ledninger atskilt med et lag med isolasjon. Derfor strandede ledninger, kabler, motorviklinger osv. har kapasitiv motstand. Forklaring etterfulgt av å vise kondensatoren forskjellige typer og kapasitanser med deres tilkobling til den elektriske kretsen. Jeg foreslår å vurdere tilfellet når en kapasitiv motstand råder i den elektriske kretsen, og aktive og induktive kan neglisjeres på grunn av deres små verdier (fig. 6, a). Hvis kondensatoren er koblet til en DC-krets, vil det ikke flyte strøm gjennom kretsen, siden det er et dielektrikum mellom kondensatorplatene. Hvis kapasitansen er koblet til en vekselstrømkrets, vil en strøm / strømme gjennom kretsen, forårsaket av opplading av kondensatoren. Opplading skjer fordi vekselspenningen endrer retning, og derfor, hvis vi kobler til et amperemeter i denne kretsen, vil den vise lade- og utladningsstrømmen til kondensatoren. Ingen strøm går gjennom kondensatoren. Styrken til strømmen som går i en krets med kapasitans avhenger av kapasitansen til kondensatoren Xc og bestemmes av Ohms lov 
hvor U er spenningen til emk-kilden, V; Xs - kapasitiv motstand, Ohm; / - strømstyrke, A.
Ris. 3. AC-krets med kapasitans
Kapasitans på sin side bestemmes av formelen 
der C er kapasitansen til kondensatoren, F. Jeg foreslår at elevene bygger et vektordiagram over strøm og spenning i en krets med kapasitans. Jeg minner deg om at når du studerer prosesser i en elektrisk krets med kapasitiv motstand, ble det funnet at strømmen leder spenningen med en vinkel φ = 90 °. Denne faseforskyvningen av strøm og spenning skal vises på bølgediagrammet. Jeg skildrer grafisk en spenningssinus på tavlen (fig. 3, b) og instruerer elevene til å tegne en strømsinus på tegningen uavhengig av hverandre, og lede spenningen med en vinkel på 90 °
DEFINISJON
Kondensator, består i det enkleste tilfellet av to metallledere(plater), som er adskilt av et dielektrisk lag. Hver av kondensatorplatene har sin egen utgang og kan kobles til en elektrisk krets.
En kondensator er preget av en rekke parametere (kapasitans, driftsspenning, etc.), en av disse egenskapene er motstand. Kondensatoren passerer praktisk talt ikke likestrøm. Det er kondensatormotstand er uendelig stor for likestrøm, men dette er det ideelle tilfellet. Svært lite strøm kan flyte gjennom et ekte dielektrikum. Denne strømmen kalles lekkasjestrøm. Lekkasjestrøm er en indikator på kvaliteten på dielektrikumet, som brukes til fremstilling av en kondensator. I moderne kondensatorer er lekkasjestrømmen noen få brøkdeler av en mikroampere. Motstanden til kondensatoren i dette tilfellet kan beregnes ved å bruke Ohms lov for kretsseksjonen, og vite spenningen som kondensatoren er ladet til og lekkasjestrømmen. Men vanligvis, når du løser utdanningsproblemer, anses motstanden til en kondensator mot likestrøm som uendelig stor.
Kondensator AC motstand
Når en kondensator er koblet til en AC-krets, flyter strømmen fritt gjennom kondensatoren. Dette er forklart veldig enkelt: det er en prosess med konstant lading og utlading av kondensatoren. I dette tilfellet sier de at kapasitansen til kondensatoren er tilstede i kretsen, i tillegg til den aktive motstanden.
Og så, kondensatoren, som er inkludert i vekselstrømkretsen, oppfører seg som en motstand, det vil si at den påvirker styrken til strømmen som flyter i kretsen. Vi betegner verdien av kapasitiv motstand som , verdien er relatert til frekvensen til strømmen og bestemmes av formelen:
hvor er frekvensen til vekselstrømmen; - vinkelfrekvensen til strømmen; C er kapasitansen til kondensatoren.
Hvis kondensatoren er koblet til en vekselstrømkrets, blir det ikke brukt strøm i den, fordi strømmens fase forskyves i forhold til spenningen med. Hvis vi tar for oss en periode med strømsvingninger i kretsen (T), så skjer følgende: når kondensatoren er ladet (dette er), lagres energi i kondensatorfeltet; i neste tidsintervall (), utlades kondensatoren og avgir energi til kretsen. Derfor kalles kapasitiv motstand reaktiv (wattløs).
Det skal bemerkes at i hver virkelige kondensator er reell kraft (effekttap) fortsatt bortkastet når en vekselstrøm flyter gjennom den. Dette er fordi endringer skjer i tilstanden til kondensatorens dielektrikum. I tillegg er det noe lekkasje i isolasjonen til kondensatorplatene, så det oppstår en liten aktiv motstand, som så å si er koblet parallelt med kondensatoren.
Eksempler på problemløsning
EKSEMPEL 1
| Trening | Oscillasjonskretsen har en motstand (R), en induktor (L) og en kapasitans C (fig. 1). En ekstern spenning er koblet til den, hvis amplitude er , og frekvensen er . Hva er amplituden til strømmen i kretsen? |
| Løsning | Resistansen til kretsen i fig. 1 er summen av den aktive motstanden R, kapasitansen til kondensatoren og resistansen til induktoren. Den totale motstanden til kretsen (Z), som inneholder elementene ovenfor, er funnet som: Ohms lov for vår del av kretsen kan skrives som: La oss uttrykke ønsket amplitude av strømstyrken fra (1.2), erstatte i stedet for Z høyre side formler (1.1), har vi:
|
| Svar |  |
En av hovedenhetene innen elektronikk og elektroteknikk er en kondensator. Etter at den elektriske kretsen er lukket, begynner ladingen, hvoretter den umiddelbart blir en kilde til strøm og spenning, oppstår en elektromotorisk kraft i den - EMF. En av hovedegenskapene til en kondensator gjenspeiles veldig nøyaktig i kapasitansformelen. Dette fenomenet oppstår som et resultat av motvirkningen av EMF rettet mot strømkilden som brukes til lading. Den nåværende kilden kan overvinne kapasitansen bare ved å bruke en betydelig mengde av sin egen energi, som blir energien elektrisk felt kondensator.
Når enheten er utladet, returneres all denne energien tilbake til kretsen, og blir til energi. elektrisk strøm. Derfor kan kapasitiv motstand tilskrives reaktiv, som ikke forårsaker irreversible energitap. Kondensatoren lades opp til spenningsnivået som er gitt av strømkilden.
Kondensator kapasitans
Kondensatorer er blant de vanligste elementene som brukes i ulike elektroniske kretser. De er delt inn i typer med karakteristiske trekk, parametere og individuelle egenskaper. Den enkleste kondensatoren består av to metallplater - elektroder, atskilt med et dielektrisk lag. Hver av dem har sin egen utgang som forbindelsen til den elektriske kretsen gjøres gjennom.
Det er egenskaper som er unike for kondensatorer. De fører for eksempel ikke likestrøm gjennom seg selv i det hele tatt, selv om de lades fra den. Etter at kapasitansen er fulladet, stopper strømstrømmen helt, og den interne motstanden til enheten får en uendelig høy verdi.
På en helt annen måte blir kondensatoren påvirket, helt fritt flytende gjennom kapasitansen. Denne tilstanden forklares av de konstante prosessene for lading og utlading av elementet. I dette tilfellet virker ikke bare den aktive motstanden til lederne, men også kapasitansen til selve kondensatoren, som oppstår nettopp som et resultat av dens konstante lading og utlading.
De elektriske parametrene og egenskapene til kondensatorer kan variere, avhengig av ulike faktorer. Først av alt avhenger de av størrelsen og formen på produktet, så vel som av typen dielektrisk. PÅ forskjellige typer enheter kan tjene som papir, luft, plast, glass, glimmer, keramikk og andre materialer. Elektrolytiske kondensatorer bruker aluminiumelektrolytt og tantalelektrolytt, som gir dem økt kapasitans.
Navnene på andre elementer bestemmes av materialene til vanlige dielektriske stoffer. Derfor tilhører de kategorien papir, keramikk, glass, etc. Hver av dem, i samsvar med egenskapene og funksjonene, brukes i spesifikke elektroniske kretser, med forskjellige parametere for den elektriske strømmen.
Av denne grunn, søknaden keramiske kondensatorer nødvendig i de kretsene der høyfrekvent støyfiltrering er nødvendig. Elektrolytiske enheter, tvert imot, filtrerer interferens når lave frekvenser. Kobler du begge typer kondensatorer parallelt får du et universalfilter som er mye brukt i alle kretser. Til tross for at kapasitansen deres er en fast verdi, er det enheter med variabel kapasitans, som oppnås ved justeringer ved å endre den gjensidige overlappingen av platene. Et typisk eksempel er trimkondensatorene som brukes ved justering av elektronisk utstyr.
Kapasitans i AC-kretsen
Når en kondensator kobles til en DC-krets, vil en ladestrøm observeres i en kort periode. På slutten av ladingen, når spenningen til kondensatoren tilsvarer spenningen til strømkilden, vil den kortsiktige strømstrømmen i kretsen stoppe. Dermed vil det helt ved likestrøm være en slags åpen krets eller motstand med en uendelig stor verdi. Med vekselstrøm vil kondensatoren oppføre seg helt annerledes. Ladingen i en slik krets vil bli utført vekselvis i forskjellige retninger. Flyten av vekselstrøm i kretsen blir ikke avbrutt på dette tidspunktet.
En mer detaljert vurdering av denne prosessen indikerer en null spenningsverdi i kondensatoren i øyeblikket den slås på. Etter å ha blitt med ham AC spenning nettverket vil begynne å lade. På dette tidspunktet vil nettspenningen øke i løpet av første kvartal av perioden. Når ladninger samler seg på platene, øker spenningen til selve kondensatoren. Etter at nettspenningen når sitt maksimum ved slutten av første kvartal av perioden, stopper ladingen og strømmen i kretsen blir lik null.
Det er en formel for å bestemme strømmen i en kondensatorkrets: I = ∆q/∆t, hvor q er mengden elektrisitet som strømmer gjennom kretsen i løpet av en tidsperiode t. I samsvar med lovene for elektrostatikk vil mengden elektrisitet i enheten være: q \u003d C x Uc \u003d C x U. I denne formelen vil C være kapasitansen til kondensatoren, U - nettspenningen, Uc - spenningen på elementplatene. I den endelige formen vil formelen for strømmen i kretsen se slik ut: i = C x (∆Uc/∆t) = C x (∆U/∆t).
Ved begynnelsen av andre kvartal av perioden vil nettspenningen synke og kondensatoren begynner å utlades. Strømmen i kretsen vil endre retning og vil flyte i motsatt retning. I neste halvdel av perioden vil retningen på nettspenningen endres, elementet lades opp igjen, og så begynner det å utlades igjen. Strømmen som er tilstede i kondensatorkretsen vil lede spenningen på platene med 90 grader i fase.
Det er fastslått at endringer i kondensatorstrømmen skjer med en hastighet som er proporsjonal med vinkelfrekvensen ω. Derfor, i samsvar med den allerede kjente formelen for strømmen i kretsen i \u003d C x (∆U / ∆t), viser det seg på samme måte at den nåværende verdien av strømmen også vil være en proporsjon mellom endringshastigheten på spenning og vinkelfrekvensen ω: I = 2π x f x C x U .
Videre er det ikke vanskelig å sette verdien av kapasitansen eller reaktansen til kapasitansen: xc = 1/2π x f x C = 1/ ω x C. Denne parameteren beregnes når den kapasitive kapasitansen er inkludert i AC-kretsen. Derfor, i samsvar med Ohms lov i en vekselstrømkrets med en kondensator på, vil strømstyrken være som følger: I \u003d U / xc, og spenningen på platene vil være: Uc \u003d Ic x xc.
Den delen av nettspenningen som faller på kondensatoren kalles det kapasitive spenningsfallet. Det er også kjent som den reaktive komponenten av spenningen, betegnet med symbolet Uc. Verdien av kapasitansen xs, samt verdien av den induktive reaktansen xi er direkte relatert til frekvensen til vekselstrømmen.
La oss lukke kjeden. Kretsen vil lade kondensatoren. Dette betyr at en del av elektronene fra venstre side av kondensatoren vil gå inn i ledningen, og samme antall elektroner vil gå fra ledningen til høyre side av kondensatoren. Begge platene vil bli ladet med motsatte ladninger av samme størrelse.
Mellom platene i dielektrikumet vil være elektrisk felt.
La oss nå bryte kjeden. Kondensatoren forblir oppladet. Vi vil forkorte foringen med et stykke ledning. Kondensatoren utlades umiddelbart. Dette betyr at et overskudd av elektroner vil gå inn i ledningen fra høyre plate, og mangel på elektroner vil gå inn i ledningen til venstre plate. På begge plater av elektroner vil være det samme, vil kondensatoren bli utladet.
Hvilken spenning er kondensatoren ladet til?
Den lader opp til spenningen som påføres den fra strømkilden.
Kondensatormotstand.
La oss lukke kjeden. Kondensatoren begynte å lade og ble umiddelbart en kilde for strøm, spenning, E.D.S.. Figuren viser at E.D.S.-en til kondensatoren er rettet mot strømkilden som lader den.
Motstand elektromotorisk kraft av en ladet kondensator kalles ladningen til denne kondensatoren kapasitiv reaktans.
All energien som brukes av den nåværende kilden for å overvinne den kapasitive
motstand omdannes til energien til kondensatorens elektriske felt.
Når kondensatoren er utladet all energien til det elektriske feltet
tilbake i kretsen i form av elektrisk energi. Så
Dermed er kapasitansen reaktiv, dvs. uten å forårsake irreversibelt tap av energi.
Hvorfor går ikke likestrøm gjennom en kondensator, mens vekselstrøm gjør det?
 |
 |
 |
Slå på DC-kretsen. Lampen blinker av og på, hvorfor? Fordi kondensatorens ladestrøm passerte i kretsen. Så snart kondensatoren er ladet til batterispenningen, vil strømmen i kretsen stoppe.
La oss nå lukke AC-kretsen. I første kvartal av perioden øker spenningen på generatoren fra 0 til maksimalt. Kretsen lader en kondensator. I andre kvartal av perioden synker spenningen på generatoren til null. Kondensatoren utlades gjennom generatoren. Etter det lades kondensatoren og lades ut igjen. Således, i kretsen er det strømmer av ladning og utladning av kondensatoren. Lampen vil være på konstant.
I en krets med en kondensator flyter strømmen i hele den lukkede kretsen, inkludert i kondensatorens dielektrikum. I en ladekondensator dannes det et elektrisk felt som polariserer dielektrikumet. Polarisering er rotasjonen av elektroner i atomer i langstrakte baner.
Den samtidige polariseringen av et stort antall atomer danner en strøm kalt forskyvningsstrøm. Dermed flyter strømmen i ledningene og i dielektrikumet, og samme verdi.
kondensator bestemmes av formelen
På den aktive motstanden virker spenningen U og strømmen I er i fase. På kapasitansen ligger spenningen U c etter strømmen I med 90 0 . Den resulterende spenningen påført av generatoren til kondensatoren bestemmes av parallellogramregelen. Denne resulterende spenningen ligger etter strømmen I med en vinkel φ, som alltid er mindre enn 90 0 .
Bestemmelse av den resulterende kondensatormotstanden
Den resulterende motstanden til en kondensator kan ikke finnes ved å summere verdiene til dens aktive og kapasitive motstander. Dette gjøres i henhold til formelen
Vi anbefaler deg å lese
Urogenital klamydia - beskrivelse, årsaker, symptomer (tegn), diagnose, behandling Behandling av urogenital klamydia
Fordelene og betydningen av hydroaminosyre treonin for menneskekroppen L treonin hva
Å vente eller ikke vente på en fyr fra hæren. Hvorfor kan de få oppdrag fra hæren
Bakte epler med cottage cheese Bakte epler med cottage cheese
