Урок: 60. Змінний струм та його характеристики. Діючі значення напруги і сили струму.

Змінний струм – це такий самий напрямлений рух електрично заряджених частинок, як і постійний струм, але він періодично змінює напрям і значення. Так само він чинить теплову, хімічну та магнітну дії.

Змінний електричний струм характеризується діючими значеннями сили струму та напруги, які визначають ефективне значення струму, що чинить таку саму дію, як і постійний струм такої ж величини:

Щоб зменшити втрати енергії електричного струму, його передають за високої напруги (до понад 100 кВ), використовуючи підвищувальні трансформатори, а потім за допомогою знижувальних трансформаторів отримують струм потрібної напруги.

У коливальному контурі відбувається процес перетворення енергії під час вільних електромагнітних коливань. Розглянемо систему, яка складається з коливального контуру, який підключено до джерела струму, щоб получити змінний струм. Якщо переключити перемикач схеми в положення зарядження конденсатора, відбувається його зарядження

При цьому конденсатор набуває енергії

Після переведення перемикача в положення розрядження конденсатора, енергія електричного поля конденсатора зменшується. Проте виникає електричний стум у колі, який іде на котушку індуктивності. Сила елетричного струму поступово збільшується, в ній з`являється індукційний струм, зростає енергія магнітного поля котушки

Повна енергія коливальної системи у цей момент часу визначається як сума енергії електричного поля та енергії магнітного поля:

енергія його електричного поля стане рівною нулю. Енергія магнітного поля котушки буде максимальною, сила струму набуде максимального значення

Повна енергія системи дорівнюватиме максимальному значенню енергії магнітного поля котушки

Як тільки сила струму і створене ним магнітне поле почнуть зменшуватися, виникає ЕРС самоіндукції, яка намагається підтримати струм.

У результаті конденсатор буде перезаряджатися, сила струму, поступово зменшуючись, стане рівною нулю. Енергія магнітного поля котушки буде дорівнювати нулю, енергія електричного поля стане максимальною, процес повторюється:

За умови малого електричного опору власна частота коливань у контурі визначається за формулою:

Домашнє завдання:

1. Вивчити матеріал теми і скласти конспект §16, с.121, §17, с.125, підручник Фізика і астрономія (рівень стандарту, за навчальною програмою авторського колективу під керівництвом О.І. Ляшенка) підручник для 11 класу авт. М.В. Головко, І.П. Крячко, Ю.С. Мельник, Л.В. Непорожня, В.В. Сіпій.

2. Дати відповіді на запитання:

1) Що називають змінним електричним струмом?

2) Які його характеристики?

3) За якими формулами розраховують діючи значення сили струму та напруги?

4) Чому дорівнює максимальна електрична енергія конденсатора?

5) Чому дорівнює максимальна магнітна енергія котушки індуктивності?

6) Запишіть формулу повної енергії коливального контуру.

7) Запишіть формулу власної частоти коливань у контурі.

8) За якою формулою розраховують амплітуду коливань під час електричного резонансу?

9) Конденсатор ємністю 15 мкФ і котушка індуктивністю 16 мкГн. Визначте частоту вільних електромагнітних коливань. Не забувайте про систему СІ.

Підручник