При изучении постоянного тока мы узнали, что он не может проходить в цепи, в которой есть конденсатор. Так как конденсатор - это две пластины, разделенные слоем диэлектрика. Для цепи постоянного тока конденсатор будет, как разрыв в цепи. Если конденсатор пропускает постоянный ток, значит, он неисправен.

В отличии от постоянного переменный ток может идти и через цепь, в которой присутствует конденсатор.

Рассмотрим, как будет меняться сила тока в цепи, содержащей конденсатор, с течением времени. При этом будем пренебрегать сопротивлением соединяющих проводов и обкладок конденсатора.
Напряжение на конденсаторе будет равняться напряжению на концах цепи. Значит, мы можем приравнять эти две величины.

u = φ1-φ2 = q/C, u = U_mcos(ωt).

Имеем:

q/C = U_mcos(ωt).

Выражаем заряд:

q = CU_mcos(ωt).

Видим, что заряд будет изменяться по гармоническому закону. Сила тока - это скорость изменения заряда. Значит, если возьмем производную от заряда, получим выражение для силы тока.

I = q’ = U_mCωcos(ωt+π/2).

Разность фаз между колебаниями силы тока и заряда, а также напряжения, получилась равной π/2. Получается, что колебания силы тока опережают по фазе колебания напряжения на π/2. Это представлено на рисунке.


Рис. 13. График зависимости напряжения, силы тока и мощности от времени распространения колебательного распространения.

Из уравнения колебаний силы тока получаем выражение для амплитуды силы тока:

I_m = U_mCω.

Введем следующее обозначение:

Xc = 1/(Cω).

Запишем следующее выражение закона Ома, используя Xc и действующие значения силы тока и напряжения:

I = U/Xc.

Xc - величина, называемая емкостным сопротивлением.
Рефлексия.

1. Объясните роль конденсатора в цепи переменного тока.

2. Опишите величину емкостного сопротивления и от чего оно зависит.
2.5. Катушка индуктивности в цепи переменного тока. Индуктивное сопротивление. Трансформатор.
Цели: объяснить роль катушки в цепи переменного тока и индуктивного сопротивления; анализировать принцип работы трансформатора на основе уравнения мощности.
Индуктивность в цепи переменного тока будет влиять на силу переменного тока.

---

Рассмотрим цепь, в которой есть только катушка индуктивности. При этом значение сопротивления катушки и соединительных проводов пренебрежимо мало. 

Выясним, как будут связаны напряжение на катушке (соленоиде) с ЭДС самоиндукции в ней. При сопротивлении катушки равном нулю, напряженность электрического поля внутри проводника тоже будет равна нулю. Равенство нулю напряженности возможно.
Напряженности электрического поля создаваемого зарядами Eк будет соответствовать такая же по модулю и противоположно направленная напряженность вихревого электрического поля, которое появится вследствие изменения магнитного поля.

Следовательно, ЭДС самоиндукции e_i будет равна по модулю и противоположна по знаку удельной работе кулоновского поля.

Следовательно:  e_i = -u.

Сила тока будет изменяться по гармоническому закону: I = I_m sin(ωt).

ЭДС самоиндукции будет равна:  Ei = -Li’ = -Lω I_m cos(ωt).

Следовательно, напряжение будет равно:  U = Lω I_m cos(ωt) = Lω I_m sin(ωt+ π/2).

Отсюда значение действующего напряжения будет равняться U_m = Lω I_m. Видим, что между колебаниями тока и напряжения получилась разность фаз равная π/2. Следовательно, колебания силы тока отстают от колебания напряжения на π/2. Это наглядно представлено на следующем рисунке.

рисунок

I_m = U_m/(ωL). Введем обозначение X_L = ωL. Эта величина называется индуктивное сопротивление.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так, что магнитный поток существует только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях.

В первичной обмотке, имеющей n₁ витков, полная ЭДС индукции е₁ равна n₁е.

Во вторичной обмотке полная ЭДС е₂ равна n₂е, следовательно

Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен ЭДС индукции, значит:

---

,

Мгновенные значения ЭДС е₁ и е₂ изменяются синфазно (одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль.) Поэтому отношение можно заменить:



Рис. 14. Иллюстрация образцов трансформатора.

Величину k называют коэффициентом трансформации.

При k > 1, - трансформатор – понижающий. При k < 1 – повышающий.

Вывод о назначении трансформатора

1. 
   Наиболее важное применение трансформатора - это передача электрической энергии на большое расстояние.
   
2. 
   Большое практическое применение трансформатор находит в электросварке.
   
3. 
   Образование двух противоположных магнитных потоков в сердечнике полностью нагруженного трансформатора положено в основу устройства современного бытового электрического звонка.
   
4. 
   В радиотехнике для понижения напряжения (силовые трансформаторы).
   

КПД трансформатора ɳ = * 100%, или ɳ= I₂U₂/I₁U₁.

Р₂-мощность вторичной обмотки, Р₁-мощность первичной обмотки. В современных мощных трансформаторах суммарные потери 2-3%. КПД составляет 97-98%.
Рефлексия.

1. Объясните роль катушки в цепи переменного тока.

2. Опишите величину индуктивного сопротивления и от чего оно зависит.

3. Каков принцип работы трансформатора и какие у него виды.
2.6. Решение задач по теме «Производство, передача и использование электроэнергии в Казахстане и в мире».
Цель: научиться решать задачи на производство, передача и использование электроэнергии в Казахстане и в мире.
Решение задач.

1.Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора для повышения напряжения от 100В до 1000В, если в первичной обмотке 40 витков? Какой коэффициент трансформации?

2.Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 110В, сила тока во вторичной цепи 10А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 220 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора?

---

Рефлексия.

1. Объясните роль катушки в цепи переменного тока.

2. Опишите величину индуктивного сопротивления и от чего оно зависит.

3. Каков принцип работы трансформатора и какие у него виды.
3. Решение задач по разделу «Механические волны»
3.1. Длина волны. Скорость волны.
Цель: описывать механическую и электромагнитную волну с точки зрения длины и скорости волны.

Если бросить камень в воду водоема, то возникшие волны дойдут до берега не сразу. Для продвижения волн на некоторое расстояние необходимо время, следовательно, можно говорить о скорости распространения волн. Например, удар по торцу стального стержня вызывает в нем местное сжатие, которое затем распространяется вдоль стержня со скоростью около 5 км/с.

Скорость волны зависит от свойств среды, в которой она распространяется. При переходе из одной среды в другую, скорость волн меняется.



Рис. 15. Определение по графику длины волны

Кроме скорости, важной характеристикой волны является длина волны. Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней. Или Расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах, называется длиной волны.

Она равна расстоянию между соседними гребнями или впадинами в поперечной волне и между соседними сгущениями или разрежениями в продольной волне.

Поскольку скорость волны - величина постоянная (для данной среды), то пройденное волной расстояние равно произведению скорости на время ее распространения. Таким образом, чтобы найти длину волны, надо скорость волны умножить на период колебаний в ней: λ=υT. Так как период Т и частота v связаны соотношением T = 1 / v, то скорость волны:  υ = λ / Т = λ v

Полученная формула показывает, что скорость волны равна произведению длины волны на частоту колебаний в ней.

Частота колебаний в волне совпадает с частотой колебаний источника (так как колебания частиц среды являются вынужденными) и не зависит от свойств среды, в которой распространяется волна. При переходе волны из одной среды в другую ее частота не изменяется, меняются лишь скорость и длина волны.

---

Скорость упругой волны тем больше, чем плотнее среда и чем выше температура.


Величины, характеризующие волну:
длина волны, скорость волны, период колебаний, частота колебаний.


Единицы измерения в системе СИ:
длина волны [λ] = 1 м
скорость распространения волны [ v ] = 1м/с
период колебаний [ T ] = 1c
частота колебаний [ v ] = 1 Гц
Рефлексия.

1. Поясните физический смысл длины волны.

2. Опишите величину скорости волны и от чего она зависит.
3.2. Уравнение бегущей волны
Цель: рассмотреть уравнение бегущей волны.

---

Смотрите также файлы

• Страдательные причастия настоящего времени Повторение изученного.pptx

• 3 Криптографические методы защиты информации. (4 ак ч.) 3.docx

• Лекция использование цифровых технологий для индивидуализации обучения.docx

• Протокол 1 от августа 2022года Руководитель шмо О. С. Михайлюта Согласовано.docx

• Задание 1 Сформулируйте цели и задачи прохождения практики с учетом задач практики, установленных в программе практики, описав в отчете исходные данные, условия задачи и цели ее решения.docx