СССР. Законы коммутации в основном процессы коммутации определяются индуктивными и емкостными характеристиками электроцепи

• Название: Законы коммутации в основном процессы коммутации определяются индуктивными и емкостными характеристиками электроцепи
• Дата: 26.06.2022
• Размер: 1.14 Mb.
• Имя файла: 23ц4823852352.docx
• Тип: Закон; #616067
• страница: 1 из 3

1.

1) Электрическая цепь это совокупность устройств, соединенных определенным образом, которые обеспечивают путь для протекания электрического тока.

Элементами электрической цепи являются: источник тока, нагрузка и проводники.

2) Законы коммутации

В основном процессы коммутации определяются индуктивными и емкостными характеристиками электроцепи.

Первый закон. коммутации характеризует влияние индуктивности. Он утверждает следующее: в любой ветви цепи с катушкой в момент, когда начинается коммутация, сила тока и магнитный поток начинают изменяться с тех величин, которые были в предыдущий момент.

Второй закон коммутации относится к участкам электроцепи с ёмкостью. При выполнении коммутации напряжение и величина заряда на обкладках конденсатора начинает изменяться непосредственно с тех значений, которые были в последний момент перед началом переходного процесса.

В общем виде оба закона могут быть записаны следующими выражениями:



2.

1) Электрическая цепь может содержать несколько источников или приемников электроэнергии. Такие цепи называются сложными, для расчетов основных величин в таких цепях применяют специальные методы.

На рисунке 1 приведена схема с двумя источниками ЭДС: E₁ и E₂. Источники имеют внутренние сопротивления r₁ и r₂. Нагрузка условно обозначена резистором с сопротивлением R. Так как в цепи отсутствуют разветвления, то ток во всех ветвях будет одинаков и равен I



Для расчета сложных электрических цепей наряду с законом Ома применяются два закона Кирхгофа.

2) Переходные процессы есть процессы перехода от одного установившегося состояния к другому установившемуся состоянию.

Основные причинами возникновения переходных процессов:

• 
  Коммутации в электрической цепи (включение и выключение источников питания, приемников энергии);
  
• 
  Короткое замыкание на участке цепи;
  
• 
  Обрывы в электрической цепи;
  
• 
  Изменения механической нагрузки на валу электродвигателей и др;
  
• 
  Воздействие атмосферных разрядов;
  
• 
  Воздействие сильных магнитных полей;
  
• 
  Колебание величины какого-либо параметра.
  

3.

1)

СМЕШАННОЕ СОЕДИНЕНИЕ

2) Когда в электрическую цепь переменного тока подключается активное сопротивление R, то под воздействием разницы потенциалов источника в цепи начинает течь ток I. В тех случаях, когда изменение напряжения происходит по синусоидальному закону, который выражается, как u = U_m sin ωt, то изменение тока i также идет по синусоиде:



Активное сопротивление i = I_m sin ωt

При этом Im =

Um R

Так что получается, что изменение напряжения и тока происходят по одинаковым законам. При этом через нулевое значение они проходят одновременно и своих максимальных значений также достигают одновременно. Из этого следует, что когда в электрическую цепь переменного тока подключается активное сопротивление R, то напряжение и ток совпадают по фазе.

4.

1) Свойства магнитного поля:
1. Магнитное поле возникает под воздействие движущих зарядов электрического тока.
2. В любой своей точке магнитное поле характеризуется вектором физической величины под названием магнитная индукция, которая является силовой характеристикой магнитного поля.
3. Магнитное поле может воздействовать только на магниты, на токопроводящие проводники и движущиеся заряды.
4. Магнитное поле может быть постоянного и переменного типа
5. Магнитное поле измеряется только специальными приборами и не может быть воспринятым органами чувств человека.
6. Магнитное поля является электродинамическим, так как порождается только при движении заряженных частиц и оказывает влияние только на заряды, которые находятся в движении.

7. Заряженные частицы двигаются по перпендикулярной траектории.

Основными характеристиками магнитного поля являются:

1) магнитная индукция

2) магнитный поток

3) магнитная проницаемость

4) напряженность магнитного поля.

2)

5.

1)

Магнитный момент единицы объема V вещества называется намагниченностью J_M:

.

Намагниченность связана с напряженностью магнитного поля соотношением:

(5.4)

где χ – безразмерная величина, характеризующая способность данного вещества намагничиваться в магнитном поле и называемая магнитной восприимчивостью.

2) Включение конденсатора в цепь переменного тока не вызывает разрыва цепи, так как ток в цепи все время поддерживается за счет заряда и разряда кон­денсатора.

здесь, как и в цепи с катушкой, происходит колебание энергии между источником и конденсатором, причем активная мощность = 0. Ам­плитуду колебания мощности в цепи с конденсатором называютреактивной (емко­стной) мощностью

6.

1) Электромагни́тная инду́кция — явление возникновения электрического тока, электрического поля или электрической поляризации при изменении магнитного поля во времени или при движении материальной среды в магнитном поле.



2) Реактивное сопротивление — величина типа сопротивления, отношение между током и напряжением на реактивной (ёмкостной, индуктивной) нагрузке, то есть не связанное с потреблением электрической энергии. Явление реактивного сопротивления характерно только для цепей переменного тока.

Обозначение — X.

Единица измерения — ом (Ом, Ω).

Реактивное сопротивление выражается через напряжение U, силу тока I и сдвиг фазы между током и напряжением φ следующим образом:



7.

1) Правило ленца -  индуцированный электрический ток течет в направлении, противоположном заряду, который произвел этот ток.

Под действием этих э. д. с. в массе металлической детали протекают вихревые токи (токи Фуко), которые замыкаются в массе, образуя вихревые контуры токов.

Вихревыми токами (также токами Фуко) называются электрические токи, возникающие вследствие электромагнитной индукции в проводящей среде (обычно в металле) при изменении пронизывающего ее магнитного потока.

2) При последовательном соединении, конденсаторы подключены таким образом, что только первый и последний конденсатор подключены к источнику ЭДС/тока одной из своих пластин. Заряд одинаков на всех пластинах, но внешние заряжаются от источника, а внутренние образуются только за счет разделения зарядов ранее нейтрализовавших друг друга. При этом заряд конденсаторов в батарее меньше, чем, если бы каждый конденсатор подключался бы отдельно. Следовательно, и общая емкость батареи конденсаторов меньше.



Напряжение на данном участке цепи соотносятся следующим образом:



Зная, что напряжение конденсатора можно представить через заряд и емкость, запишем:



Сократив выражение на Q, получим знакомую формулу:



Откуда эквивалентная емкость батареи конденсаторов соединенных последовательно:



8.

1) Если рамку из медной проволоки поместить в электромагнитное поле и начать вращать, то на ее концах появится разность потенциалов. И если рамку замкнуть через нагрузку тогда потечёт электрический переменный синусоидальный ток. Величина и полярность переменного тока будет зависеть от положения рамки в электромагнитном поле, и при равномерном ее вращении получим переменный синусоидальный ток.



Вращение рамки в электромагнитном поле

В зависимости от частоты вращения рамки получим различную частоту переменного тока. Чтобы увеличить значение ЭДС добавляют число витков, и получается многовитковая катушка. Для генерации переменного тока применяют синхронные генераторы. Синхронный генератор переменного тока хорошо выдерживает большие токовые перегрузки, легко стабилизирует частоту переменного тока и э.д.с.

2) При параллельном соединении конденсаторов напряжение на обкладках одинаковое, а заряды разные.



Величина общего заряда полученного конденсаторами, равна сумме зарядов всех параллельно подключенных конденсаторов. В случае батареи из двух конденсаторов:



Так как заряд конденсатора



А напряжения на каждом из конденсаторов равны, получаем следующее выражение для эквивалентной емкости двух параллельно соединенных конденсаторов





9.

1) Фаза (мгновенный фазовый угол) гармонической функции в радианах (рад) или градусах – это аргумент синусоидальной функции, отсчитываемый от нулевого значения функции в положительном направлении: ωt + ψ_u и ωt + ψ_i и т.д.

Начальная фаза - ψ ( начальный фазовый угол) – это значение фазы при t=0. Начальная фаза – алгебраическая величина, т.е. имеет знак.

Сдвиг фаз между двумя гармоническими функциями – это разность начальных фаз двух синусоидальных функции, например, U₁ и U₂, т.е.: ψu = ψu₁ - ψu₂. Сдвиг фаз φ величина алгебраическая.

Мгновенное значение синусоидального напряжения (тока, ЭДС) – это значение функции в рассматриваемый момент времени. Фактически мгновенное значение – это точка на графике функции в любой момент времени. Мгновенное значение тока, напряжения и ЭДС: i(t), u(t), e(t).

Амплитуда гармонического напряжения (тока, ЭДС) – наибольшее значение синусоидальной функции, обозначаемое соответствующей прописной буквой с индексом m: U_m ( I_m, E_m ).

Амплитуда может быть как положительной, так и отрицательной.

Действующее значение гармонической функции - это его среднеквадратичное значение за время

2)

10.

1) Параметрами электрической цепи являются R, L, C
R - сопротивление
L - индуктивность
C – емкость
Любой элемент электрической цепи обладает сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Это неотъемлемое свойство как цвет, вес, и т.п.
Любая электрическая цепь, даже простейшая, обладает сопротивлением, емкостью и индуктивностью, поэтому параметры цепи – это ее сопротивление, индуктивность и емкость.

Сопротивление – это свойство  сопротивляться электрическому току.
Цепь состоит из источника, приемников и других элементов, которые сопротивляются току,  однако, ведут они себя по разному.
Это зависит от  того переменный ток или постоянный, и если переменный, то зависит от частоты.
Элементы R, L, C ведут себя в цепи как, сопротивления



Сопротивление R
Оказывает сопротивление и переменному и постоянному току и величина этого сопротивления не меняется.

Индуктивность L  
Оказывает сопротивление переменному току и пропускает постоянный ток. Сопротивление индуктивности изменяется при изменении частоты, чем выше частота, тем больше сопротивление.

Емкость С
Оказывает сопротивление постоянному току и пропускает переменный ток. Сопротивление емкости изменяется, чем выше частота, тем меньше сопротивление

Сопротивление – элемент, на котором происходит превращение энергии электрического тока в тепло.
 U = RI       R = U/I

Сопротивление – коэффициент пропорциональности между напряжением и током.
При данном токе, напряжение получается тем больше, чем больше сопротивление.

Емкость – элемент, в котором накапливается энергия электрического поля.
q = CU        C = q/U

Емкость – коэффициент пропорциональности между зарядом и напряжением
При данном напряжении, заряд получится тем больше, чем больше емкость

Индуктивность – элемент, в котором накапливается энергия магнитного поля.
Ф = LI         L = Ф/I

Индуктивность – коэффициент пропорциональности между магнитным потоком и током
При данном токе, магнитный поток получается тем больше, чем больше индуктивность

R, L и C являются пассивными элементами электрических схем, то есть, они лишь определяют значение токов в ветвях, но не могут эти токи изменять.

2)

11.
1) Сопротивление, включенное в цепь переменного тока, в котором происходит превращение электрической энергии в полезную рабо­ту или в тепловую энергию, называется активным сопротивлением.

в цепи переменного тока с актив­ным сопротивлением по мере изменения по величине и направлению напряжения одновременно пропорционально меняются величина и Направление тока. Это значит, что ток и напряжение совпадают по фазе.



2) Реактивное сопротивление – электрическое сопротивление переменному току, обусловленное передачей энергии магнитным полем в индуктивностях или электрическим полем в конденсаторах.

При подключении катушки индуктивности в цепь переменного тока, под действием изменяющегося напряжения на обмотке, происходят изменения этого тока с определенной частотой. Эти изменения вызывают генерацию магнитного поля, которое периодический возрастает или убывает. В результате в катушке индуцируется встречное напряжение (ЭДС самоиндукции), препятствующее изменениям тока. Величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока. Противодействие протеканию тока получило название индуктивного сопротивления X_L.