Мультимедийная презентация переменный ток. Презентация на тему: Переменный электрический ток Презентация на тему переменный электрический ток

Переменный электрический ток. Генератор переменного электрического тока.

Определение

• Переменным током называется электрический ток, который периодически изменяется по величине и по направлению.

• Условное обозначение или.

• Модуль максимального значения силы тока за период называется амплитудой колебаний силы тока.

• В настоящее время в электрических сетях используется переменный ток. Многие законы, которые были выведены для постоянного тока, действуют и для переменного тока.

Переменный ток имеет ряд преимуществ по сравнению с

постоянным током:

• - генератор переменного тока значительно проще и дешевле генератора постоянного тока;
• - переменный ток можно трансформировать;
• - переменный ток легко преобразуется в постоянный;
• - двигатели переменного тока значительно проще и дешевле двигателей постоянного тока;
• - проблема передачи электроэнергии на большие расстояния была решена только при использовании переменного тока высокого напряжения и трансформаторов.

Для производства

переменного тока применяется

синусоидальное напряжение.

Частота переменного тока – это число колебаний в 1 с

Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц.

Является

электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока.

Системы производящие переменный ток были известны в простых видах со времён открытия магнитной индукции электрического тока.

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции - возникновении электрического напряжения в обмотке статора, находящейся в переменном магнитном поле. Оно создается с помощью вращающегося электромагнита - ротора при прохождении по его обмотке постоянного тока.

Общий вид генератора переменного тока с внутренними полюсами; Ротор является индуктором, а статор - якорем.

Схема устройства генератора: 1 - неподвижный якорь; 2 - вращающийся индуктор; 3- контактные кольца; 4- скользящие по ним щетки.

Вращающийся индуктор

генератора 1 (ротор) и якорь

(статор) 2, в обмотке которого

индуцируется ток.

Виды генераторов:

Турбогенератор

- это генератор, который приводится в действие паровой или газовой турбиной.

Виды генераторов:

Дизель-агрегат- генератор, ротор которого вращается от двигателя внутреннего сгорания.

Гидрогенератор вращает гидротурбина.

поэтому практически не используются. И наоборот, незатухающие вынужденные колебания имеют большое практическое значение. Вынужденные электрические колебания появляются при наличии в цепи периодической электродвижущей силы. Электрические лампы в наших квартирах и на улице, холодильник и пылесос, телевизор и магнитофон - все они работают, используя энергию электромагнитных колебаний. На применении электромагнитных колебаний ос­нована работа электромоторов, приводящих в действие станки на заводах и фабриках, движущих электровозы и т.п. Во всех этих примерах речь идет об использовании одного из видов электромагнитных колебаний - переменного электрического тока. Переменным называют ток, периодически изменяющийся по модулю и направлению. Переменный электрический ток в энергетических электрических цепях является результатом возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний, которые создаются генератором переменного тока.

Презентация составлена учителем физики МКОУ ВСОШ № 2 при ИК с. Чугуевка Мурзагильдиной Людмилой Борисовной 2016г Цели урока: 1. Продолжить формирование представлений о гармонических электромагнитных колебаниях, о вынужденных электромагнитных колебаниях и видах сопротивлений в цепи переменного тока. 2. Развивать познавательные интересы учащихся по данной теме через различные информационные ресурсы: учебник, презентацию, таблицы. 3. Научиться находить полезное и необходимое в изучаемом материале. Актуализация знаний. 1. Какие колебания называются гармоническими? Колебания, происходящие по закону синуса или косинуса. 2 . Дайте определение электромагнитных колебаний. Процессы в электрических цепях, в которых периодически изменяются заряд, сила тока, напряжение и ЭДС. 3. Почему затухают свободные электромагнитные колебания? Свободные электромагнитные колебания затухают из-за сопротивления. 4. Назовите формулу периода электромагнитных колебаний. 5. Назовите систему, в которой происходят электромагнитные колебания. Решение задач на тему «Электромагнитные колебания». 1.Заряд q на пластинах конденсатора колебательного контура изменяется с течением времени в соответствии с уравнением q =5٠10-4cos 103πt. Чему равна амплитуда колебаний заряда, фаза колебания и начальная фаза заряда? Амплитуда - 5٠10- 4 Фаза колебаний заряда-103πt Начальная фаза =0 Решение задач на тему «Электромагнитные колебания». 2.Какой из перечисленных приборов обязательно входит в состав цепи постоянного тока и колебательного контура? Подберите к позиции первого столбца нужную позицию из второго. Запишите в таблицу полученные цифры под соответствующими буквами. А) Цепь постоянного тока 1.Амперметр Б)Колебательный контур 2.Источник тока А 3.Конденсатор 4.Магнит Б Ответ на задачу: А Б 2 3 Изучение новой темы нашего урока « Переменный ток. Сопротивления в цепи переменного тока» Электрический ток, меняющий свою величину и направление с течением времени – называется переменным током. Наша задача – в течение урока проверить: -переменный ток – это вынужденные колебания; - что с течением времени ток меняет свои направления и величину. «Ток бежит по проводам, И не виден никогда. Лампочки он зажигает И приборы оживляет.» Яков Быль «Война токов» В истории был период, который известен под условным названием «война токов». Главными действующими лицами тогда были небезызвестные Никола Тесла и Томас Эдисон. Никола Тесла увидел потенциал и удобство использования переменного тока. А Эдисон настаивал на том, что следует пользоваться постоянным электричеством (точка зрения, которая была тогда общепринятой). Эдисон даже проводил публичные демонстрации, довольно жестокие. Дело в том, что переменный ток, несмотря на свои преимущества, представляет большую опасность для живых существ. Томас Эдисон использовал этот факт, чтобы создать в народе страх и недоверие к идеям Теслы: он прилюдно убивал животных с помощью переменного тока. Один раз даже провели демонстрацию на слоне: пара секунд - и могучее животное упало замертво. Из истории Первым источником электроэнергии уже нашей эры стал электростатический генератор, изобретённый в 1663 г мэром Магдебурга Отто фон Герике. Так что такое переменный ток? Сила тока и напряжение меняются по гармоническому закону, а частота колебаний определяется частотой подключённого в цепь источника тока.(50 Гц) Как создать переменное напряжение и переменный ток? Переменное напряжение и ток в сети создаётся генераторами переменного тока на электростанции. Генератор переменного тока Стандартная частота промышленного тока равна 50 Гц – это значит, что за 1 секунду ток изменяет своё направление 50 раз. Что же происходит в генераторе переменного тока? Мы установили, что 1.Магнитный поток Ф, пронизывающий контур катушки, меняется по величине и по направлению. Ф = В S cos ωt 2. Индуктируемый в катушке ток меняется по величине и направлению. i = Im sin (ωt+φ₀) 3. Колебания напряжения и силы тока отличаются фазой колебания (φ₀). u = Um cos ωt Какую же роль в цепи переменного тока играют сопротивления? В цепь переменного тока можно включить электрические сопротивления – резисторы, индуктивное и ёмкостное сопротивления (колебательный контур). Резисторы обладают сопротивлением R (активное сопротивление), катушка индуктивности c индуктивностью L – X L (индуктивным сопротивлением), а конденсатор с ёмкостью С – X С (ёмкостным сопротивлением). Активное сопротивление в цепи переменного тока. Итак мы выяснили, что сила тока и напряжение в цепи переменного тока с активным сопротивлением колеблются в U одной фазе, а активное сопротивление R= m I m Ёмкость в цепи переменного тока Мы выяснили, что: 1.Постоянный ток через конденсатор на проходит. 2. Конденсатор оказывает переменному току сопротивление. Формула ёмкостного сопротивления Индуктивность в цепи переменного тока Мы выяснили, что: 1. При постоянном токе катушка обладает небольшим активным сопротивлением(т.е. является резистором) и изменение её индуктивности не влияет на её сопротивление. 2. При переменном токе индуктивное сопротивление тем больше, чем больше индуктивность катушки. 3.Индуктивное сопротивление Итак мы знаем, что если цепь переменного тока содержит активное сопротивление R= 1 X C = С и индуктивное сопротивление X = ωL, то L ёмкостное сопротивление мы можем найти полное сопротивление цепи переменного тока Z: , Итог урока: 1.Мы узнали, что такое переменный ток и его характеристики, которые изменяются по гармоническому закону: Ф = BS cos ωt; i= Imsin (ωt+φ₀) ; u = Um cos ωt. 2. Цепь переменного тока может содержать три вида сопротивлений: L 1 R – активное; Х = - ёмкостное; С С Х L = ωL – индуктивное. 3.Мы узнали формулу, по которой вычисляется полное сопротивление в цепи переменного тока: Z = √ R² + (X L- X C)² Закрепление изученной темы урока: 1.Почему не используют для освещения переменный ток с частотой 10 – 15 Гц? Будет мигание лампочек. Глаз частоту 10 Гц воспринимает как мельтешение. 2.В электрическую цепь включена катушка, по которой сначала пропускают постоянный ток, потом – переменный ток того же напряжения. В каком случае катушка нагреется сильнее? В первом. Катушка для переменного тока будет обладать ещё и реактивным сопротивлением. Поэтому во втором случае ток меньше, соответственно и выделение тепла – меньше. 3. Как изменится накал лампы, если конденсатор будет пробит и цепь в этом месте замкнётся? Каждый конденсатор имеет сопротивление, если мы уберём это сопротивление, то накал лампы увеличится. 4.В цепь переменного тока включены резистор с R = 5 Ом, конденсатор с сопротивлением ХC =6 Ом и катушка индуктивности с сопротивлением ХL=18 Ом. Найдите полное сопротивление цепи. Дано: Решение: R=5Ом Z= √R²+(XL -Xc)² ХС=6Ом Z=√25Ом²+(18Ом-6Ом)² ХL=18Ом =√25Ом²+144Ом² ________ =13 Ом. Z-? Выполнение Самостоятельной работы (тест) по теме «Переменный ток». время 5-7 мин. Рефлексия: 1.Сегодня я узнал, что … 2.Меня удивили приведённые факты о … 3.Мне было интересно узнать, что … 4. Мне было трудно понять… 5. Мне понравилось на уроке…

Электрический ток. Данная презентация раскрывает тему «постоянный и переменный электрический ток». Презентация предназначена для учащихся средних общеобразовательных школ. Презентация предназначена для учащихся средних общеобразовательных школ. 1 Основные законы электричества.

9 Если сила тока в цепи с течением времени меняется по величине и по направлению (меняется скорость и направление движения свободных зарядов), то такой электрический ток называют переменным. Переменный электрический ток В России промышленная частота переменного тока 50 Герц (США – 60 Гц) – это значит за одну секунду происходит 50 (60) полных колебаний тока, поэтому мы не замечаем мигания электрических лампочек

По способности проводить электрический ток, вещества делятся на 1. Проводники, в которых имеются свободные заряженные частицы; 2. Непроводники, в которых все заряженные частицы связаны; 3. Полупроводники – вещества, при нагревании или при освещении которых, появляются свободные заряженные частицы. 11

Чтобы возник электрический ток необходимо: 1. Наличие проводника, то есть свободных заряженных частиц (электронов, ионов); 2. Наличие источника тока, внутри которого происходит разделение зарядов и накапливание их на полюсах источника тока; 3. Электрическая цепь должна быть замкнута. 12

Источники тока бывают различные, но во всяком из них происходит разделение положительно заряженных и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах. 13 Аккумуляторы и гальванические элементы. Разделение зарядов происходит за счет химических реакций Термопара – если нагревать место спайки двух различных металлов, то создается электрический ток. Применение в датчиках. Фотоэлементы и солнечные батареи. Разделение зарядов происходит под действием света. Основной элемент полупроводники. Применение в калькуляторах и бытовых приборах, в космических аппаратах.

Источники тока бывают различные, но во всяком из них происходит разделение положительно заряженных и отрицательно заряженных частиц, которые накапливаются на полюсах. 14 Генераторы переменного тока, основная часть электростанций. В проволочной обмотке, намотанной на барабан (якорь), вращающемся в магнитном поле создается переменный электрический ток, который снимают через контактные кольца. Для создания магнитного поля обычно используют электромагнит. В мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки. Вращающаяся часть называется ротор, неподвижная – статор. Генераторы постоянного тока. В проволочной обмотке, намотанной на барабан (якорь), вращающемся в магнитном поле создается переменный электрический ток, который снимают через коллекторные щетки. Коллектор представляет собой разрезанное на половинки кольцо. Каждая из половинок кольца присоединена к различным концам витка якоря. При правильной установке щеток, будут снимать ток всегда только одного направления. Генераторы постоянного тока нужны, например, для зарядки аккумулятора.

Электростанции (индукционные) Ветряные электростанции Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – ветряная турбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Ветер Ветер Ветер Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

Электростанции (индукционные) Гидроэлектростанции Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – гидротурбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Вода Вода Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

Электростанции (индукционные) Тепловые и атомные электростанции, теплоэлектроцентрали Основной элемент – индукционный генератор переменного тока. Двигатель – паровая турбина. Катушка соединена с турбиной (колесо с крыльчатками), вращается внутри магнита. Катушка и магниты простираются за плоскость слайда Магнит N турбина S Магнит Горячий пар Примечание: в мощных генераторах вращается электромагнит внутри неподвижной катушки.

19 Обозначение - U Обозначение - U Прибор – вольтметр Единица измерения - 1 вольт (V) 1кВ=1000В=10 3 В; 1Мв= В=10 6 В Электрическое напряжение – это отношение работы поля при перемещении заряда к величине переносимого заряда

20 Обозначение - R Прибор – омметр Единица измерения - 1 Ом (Ω) 1кОм=1000 Ом=10 3 Ом; 1МОм= Ом=10 6 Ом Электрическое сопротивление проводника характеризует способность проводника проводить электрический ток. Если сопротивление проводника больше, то проводник хуже проводит ток

21 Удельное сопротивление проводника – сопротивление проводника длиной 1 метр и площадью поперечного сечения 1 мм 2 Единица измерения (Ом*мм 2)/м –это табличное значение. Формула ρ = (R*S)/l Длина проводника в метрах Площадь поперечного сечения проводника в мм 2 Если сечение круг, то S=π*r 2 Формула расчета сопротивления проводника (Ом) Перевод площади см 2 в мм 2 1см=10мм; 1см 2 =(10мм) 2 =100мм 2

Закон Ома для полной цепи Сила тока в цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе источника тока и обратно пропорциональна сумме электрических сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи Сила тока (А) ЭДС-электродвижущая сила источника тока (В) Сопротивление нагрузки (Ом) Внутреннее сопротивление источника тока (Ом)

24 Последовательное соединение проводников При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же I = I 1 = I 2 Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников R = R 1 + R 2 Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи: U = U 1 + U 2 R1R1 R2R2

25 Параллельное соединение проводников Напряжение на участке цепи и на концах всех параллельно соединенных проводников одно и то же U = U 1 = U 2 Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединенных проводниках I = I 1 + I 2 R1R1 R2R2

«Физика - 11 класс»

Как получить незатухающие вынужденные электромагнитные колебания?
Переменный ток в осветительной сети представляет собой не что иное, как вынужденные электромагнитные колебания.
Сила тока и напряжение меняются со временем по гармоническому закону.
Переменное напряжение на концах цепи создается генераторами на электростанциях.

Частота переменного тока - это число колебаний в 1 секунду.
Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц, т.е. на протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону и 50 раз - в противоположную.
Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира.

Если напряжение на концах цепи меняется по гармоническому закону, то и напряженность электрического поля внутри проводников будет также меняться гармонически.
Эти гармонические изменения напряженности поля, в свою очередь, вызывают гармонические колебания силы тока.

Переменное напряжение создается генераторами электрического тока.
Проволочную рамку, вращающуюся в постоянном однородном магнитном поле - это простейшая модель генератора переменного тока.

Поток магнитной индукции Ф , пронизывающий проволочную рамку площадью S , пропорционален косинусу угла α между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции

Ф = BS cos α .

При равномерном вращении рамки угол α увеличивается прямо пропорционально времени:

α = ωt

где
ω - угловая скорость вращения рамки.

Поток магнитной индукции меняется по гармоническому закону:

Ф = BS cos ωt

Здесь величина ω играет роль циклической частоты.

Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке равна взятой со знаком «-» скорости изменения потока магнитной индукции, т. е. производной потока магнитной индукции по времени:

е = -Ф" = -BS (cos ωt)" = BSω sin ωt = m sin ωt

где
m = BSω - амплитуда ЭДС индукции.

Если к рамке подключить колебательный контур, то угловая скорость ω вращения рамки определит частоту со колебаний значений ЭДС, напряжения на различных участках цепи и силы тока

Пусть вынужденные электрические колебания, происходят в цепях под действием напряжения, меняющегося с циклической частотой ω по закону синуса или косинуса:

u = U m sin ωt

u = U m cos ωt

где
U m - амплитуда напряжения, т. е. максимальное по модулю значение напряжения.

Если напряжение меняется с циклической частотой ω , то и сила тока в цепи будет меняться с той же частотой.
Но колебания силы тока не обязательно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения.
Поэтому в общем случае мгновенное значение силы тока в любой момент времени определяется по формуле

i = I m sin (ωt + φ с) .

где
I m - амплитуда силы тока, т. е. максимальное по модулю значение силы тока, а φ с - разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.