fizyka wzory prawa zadania teoria, chemia teoria zadania wzory, modelarstwo szkutnicze

Prąd przemienny. Natężenie i napięcie skuteczne

Prądnica prądu przemiennego- idea wytwarzania prądu przemiennego

Prądnica prądu przemiennego, jest to urządzenie przetwarzające energię mechaniczną, pobieraną z zewnętrznego urządzenia napędzającego prądnicę, na energię elektryczną w postaci przemiennego prądu Do tego celu wykorzystuje się zjawisko indukowania siły elektromotorycznej w wyniku ruchu przewodnika w polu magnetycznym indukcji elektromagnetycznej. Zmiana strumienia magnetycznego obejmowanego przez ramkę powoduje powstanie SEM indukcji w dwóch bokach ramki AB i CD. Im zwojów (ramek) na wirniku prądnicy będzie więcej, tym większa powstanie SEM.
prądnica prądu przemiennego idea działania

Wyprowadzenie wzoru na SEM indukcji powstającej w prądnicy

SEM indukcji powstaje w dwóch bokach wirującej ramki w polu magnetycznym. Na rysunku boki mają długość (b). W jednym boku powstaje SEM o wartości
wyprowadzenie wzoru na SEM indukcji powstającej w prądnicy

Prąd przemienny

Prąd przemienny, to taki prąd elektryczny, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne -stąd nazwa przemienny.

Wielkości opisujące prąd przemienny:

Wykres natężenia i napięcia prądu przemiennego

wykres natężenia i napięcia prądu przemiennego

Natężenie skuteczne

Wartość natężenia prądu stałego (Is), którego moc jest równa mocy prądu przemiennego, nazywamy wartością skuteczna natężenia prądu przemiennego.
wzór natężenie skuteczne

Napięcie skuteczne

Wartość napięcia prądu stałego (Us), którego moc jest równa mocy prądu przemiennego, nazywamy wartością skuteczna napięcia prądu przemiennego.
wzór wartość napięcia prądu stałego

Natężenie i napięcie skuteczne- wyprowadzenie wzoru

Z definicji natężenia skutecznego przyrównujemy moc prądu przemiennego do mocy prądu stałego. Moc chwilowa prądu przemiennego opisana jest zależnością:
natężenie i napięcie skuteczne- wyprowadzenie wzoru krok 1
Jest to moc chwilowa prądu przemiennego, moc średnia będzie odpowiadać pracy pradu w czasie jednego okresu
natężenie i napięcie skuteczne- wyprowadzenie wzoru krok 2
Moc prądu stałego przyrównamy do średniej mocy prądu przemiennego
natężenie i napięcie skuteczne- wyprowadzenie wzoru krok 3
Napięcie skuteczne, to:
natężenie i napięcie skuteczne- wyprowadzenie wzoru krok 4

Moc skuteczna prądu przemiennego

Moc skuteczna prądu przemiennego odpowiada wartości iloczynu napięcia skutecznego (Us) i natężenia skutecznego (Is)
wzór moc skuteczna prądu przemiennego

Opór indukcyjny

Opór indukcyjny jest to opór, który występuje w obwodach prądu przemiennego i związany jest z indukcyjnością elementów obwodu na przykład cewka. Jego wartość dla tego samego elementu (cewki) będzie różna w zależności od częstotliwości prądu przemiennego. Opór oporników (opór omowy) nie posiada tej cechy (nie zmienia się)
wzór opór indukcyjny

Opór pojemnościowy

Opór pojemnościowy jest to opór, który występuje w obwodach prądu przemiennego i związany jest z pojemnością elektryczną elementów obwodu, na przykład kondensator. Jego wartość dla tego samego elementu (kondensatora) będzie różna w zależności od częstotliwości prądu przemiennego. Opór oporników (opór omowy) nie posiada tej cechy (nie zmienia się)
wzór opór pojemnościowy

Cewka w obwodzie prądu przemiennego

Napięcie na cewce wyprzedza w fazie natężenie o 90°. Przesunięcie fazowe wynosi 90°.
cewka w obwodzie prądu przemiennego

Wykres wskazowy i przesunięcie fazowe obwodu indukcyjnego

wykres wskazowy i przesunięcie fazowe obwodu indukcyjnego

Kondensator w obwodzie prądu przemiennego


Napięcie na kondensatorze osiąga później swą wartość maksymalną niż natężenie prądu. Przesunięcie fazowe pomiędzy napięciem a natężeniem wynosi -(minus)90st. Natężenie wyprzedza napięcie.
kondensator w obwodzie prądu przemiennego

Wykres wskazowy i przesunięcie fazowe obwodu pojemnościowego

wykres wskazowy i przesunięcie fazowe obwodu pojemnościowego

Zawada obwodu RLC

Zawada obwodu RLC, to całkowity opór obwodu:
wzór zawada obwodu RLC

Przesunięcie fazowe w obwodzie RLC

Przesunięcie fazowe w obwodzie RLC, jest to różnica faz pomiędzy napięciem i natężeniem prądu przemiennego, której wartość odpowiada
wzór przesunięcie fazowe w obwodzie RLC

Transformator

Transformator, to urządzenie pozwalające zmienić napięcie przemienne z wyższego na niższe lub odwrotnie. Działanie transformatora oparte jest na zjawisku indukcji wzajemnej. Jedno z uzwojeń (zwane pierwotnym) podłączone jest do źródła prądu przemiennego. Przemienny prąd wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Zmienny strumień pola magnetycznego, przewodzony przez rdzeń transformatora, przechodzi przez drugie uzwojenie (zwane wtórnym). Zmiana strumienia pola magnetycznego w cewkach wtórnych wywołuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej - powstaje w nich SEM indukcji (napięcie).
wzór transformator

Przekładnia transformatora

Przekładnia transformatora, jest to wielkość określająca stosunek wartości napięcia wtórnego do pierwotnego w transformatorze. Jej wartość można obliczyć z poniższych wzorów:
wzór przekładnia transformatora