Как получать переменную ЭДС

Тема. Переменный электрический ток. Генератор переменного тока.

Видеофильм по данной теме рекомендую просмотреть по ссылке: https://www.youtube.com/watch?v=4j0rYPn1ons

Цель урока: сформировать у учащихся представление о переменный ток как вынужденные электрические колебания.

ПЛАН занятия

1. Переменный электрический ток.

2. Как получать переменную ЭДС.

3. Генератор переменного тока

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Переменный электрический ток

Ø Переменный ток - электрический ток, который периодически изменяется по модулю и направлению.

Ø Вынужденные электромагнитные колебания - незатухающие колебания заряда, напряжения, силы тока и других физических величин, обусловленных ЭДС, периодически меняется:

Ярким примером вынужденных колебаний является переменный ток:

Как получать переменную ЭДС

Источник электрической энергии, что создает периодически изменяющуюся ЭДС, называют генератором переменного тока.

Генератором переменного тока может служить проволочная рамка вращается в однородном магнитном поле индукцией с некоторой постоянной угловой скоростью ω.

Магнитный поток через рамку Ф = BScos . Зависимость угла от времени имеет вид = ωt. Тогда Ф = BScosωt.

Изменение магнитного потока приводит к возникновению в рамке ЭДС индукции в Соответствии с законом электромагнитной индукции Скорость изменения магнитного потока ΔФ/Δt с точки зрения математики является производной функции Ф(t), поэтому

Таким образом, рассматриваемая рамка является источником ЭДС, что испытывает гармонических колебаний амплитудой Если рамка содержит N витков проводника, амплитуда ЭДС увеличивается в N раз:

Чтобы воспользоваться полученной ЭДС, необходимо присоединить подвижные концы рамки до неподвижных контактов внешнего электрического круга. Можно сделать так, чтобы металлическое кольцо от каждого из концов рамки скользило по своему неподвижном контакта (щетки). Тогда щетки можно рассматривать как полюса источника тока. Если присоединить к этим полюсам резистор, сопротивление R которого во много раз превышает сопротивление рамки и контактов, напряжение на нем будет равно ЭДС в рамке u(t) = ωNBSsinωt, а сила тока в резисторе будет:

На рисунке показан график зависимости силы тока от времени (Imax = ωNBS).

Период переменного тока: частота:

Действующее значение силы переменного тока равно силе такого постоянного тока, который выделяет в проводнике ту же мощность, что и переменный ток за то же время.

Действующее значение переменного напряжения определяется аналогично действующему значению силы тока: - эту величину называют действующим значением напряжения переменного тока.

Действующее значение напряжения в осветительной сети равно 220 В, а амплитудное значение напряжения при этом составляет 220* =311 B

С учетом предыдущих формул можно выразить среднюю мощность переменного тока: Р_ср = IU