Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Характеристики переменного тока

Электри́ческая цепь — совокупность устройств, элементов, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитных процессов, в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение.

Постоя́нный ток — электрический ток, параметры, свойства и направление которого не изменяются со временем. Характеризуется параметрами - Вольт (V), Ампер (А), Ом(R) и Ватт (W).

7.Закон Ома для полной цепи.
Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.
где R - электрическое сопротивление внешнего участка цепи, r - электрическое сопротивление внутреннего участка цепи.
Короткое замыкание.
Из закона Ома для полной цепи следует, что сила тока в цепи с заданным источником тока зависит только от сопротивления внешней цепи R.
Если к полюсам источника тока подсоединить проводник с сопротивлением R<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.
1 первое правило Кирхгофа:
Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю:
2 правило. алгебраическая сумма произведений сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока на этом участке равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура

8) Закон Джо́уля — Ле́нца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Установлен в 1841 году Джеймсом Джоулем и независимо от него в 1842 году Эмилием Ленцем
Мощность электрического тока показывает работу тока, совершенную в единицу времени
и равна отношению совершенной работы ко времени, в течение которого эта работа была совершена. P=a/t
Работа электрического тока показывает, какая работа была совершена электрическим полем при перемещении зарядов по проводнику.

9). Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Опыты показывают, что при протекании тока по металлическому проводнику переноса вещества не происходит, следовательно, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.
Схема опыта Толмена и Стюарта показана на рис. 1.12.1. Катушка с большим числом витков тонкой проволоки приводилась в быстрое вращение вокруг своей оси. Концы катушки с помощью гибких проводов были присоединены к чувствительному баллистическому гальванометру Г. Раскрученная катушка резко тормозилась, и в цепи возникал кратковременных ток, обусловленный инерцией носителей заряда. Полный заряд, протекающий по цепи, измерялся по отбросу стрелки гальванометра.
При торможении вращающейся катушки на каждый носитель заряда e действует тормозящая сила которая играет роль сторонней силы, то есть силы неэлектрического происхождения. Сторонняя сила, отнесенная к единице заряда, по определению является напряженностью Eст поля сторонних сил:

10.) Электрический ток в электролитах представляет собой перемещение ионов обоих знаков в противоположных направлениях. Положительные ионы движутся к отрицательному электроду (катоду), отрицательные ионы – к положительному электроду (аноду). Ионы обоих знаков появляются в водных растворах солей, кислот и щелочей в результате расщепления части нейтральных молекул. Это явление называется электролитической диссоциацией.

Закон электролиза был экспериментально установлен английским физиком М. Фарадеем в 1833 году.

Первый закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе: масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через электролит:

m = kq = kIt,

где k – электрохимический эквивалент вещества:

F = eN _A = 96485 Кл / моль. – постоянная Фарадея.

Второй закон Фарадея электрохимические эквиваленты различных веществ относятся их химические эквиваленты :

.

Объединенный закон Фарадея для электролиза:

.

Электролитические процессы классифицируются следующим образом:

получение неорганических веществ (водорода, кислорода, хлора, щелочей и т.д.);

получение металлов (литий, натрий, калий, бериллий, магний, цинк, алюминий, медь и т.д.);

очистка металлов (медь, серебро,…);

получение металлических сплавов;

получение гальванических покрытий;

обработка поверхностей металлов (азотирование, борирование, электрополировка, очистка);

получение органических веществ;

электродиализ и обессоливание воды;

нанесение пленок при помощи электрофореза.

11.) Свободные электроны в металлах находятся в непрерывном хаотическом движении, но, несмотря на это, при невысоких температурах не вылетают за пределы металла. Происходит это потому, что каждый свободный электрон притягивается к близлежащим положительным ионам кристаллической решетки. Чтобы вылететь из металла, электрон должен преодолеть силы притяжения положительных ионов, т.е. совершить работу против этих сил, а для этого он должен обладать достаточной кинетической энергией.
Энергию, которую должен затратить электрон для того, чтобы вылететь за пределы металла, называют работой выхода из данного металла.
При нагревании металла средняя кинетическая энергия свободных электронов увеличивается, возрастает число электронов, у которых она становится равной или большей работы выхода, а поэтому при достаточно высоких температурах (1100 – 1200К) из металла начинает вылетать достаточно большое количество электронов.
Испускание электронов нагретыми металлами называют термоэлектронной эмиссией. Это явление лежит в основе принципа действия большинства электровакуумных приборов.
Электрический ток в вакууме представляет собой направленное движение электронов.

Электрический ток в вакууме - это направленнный поток электронов между двумя электродами.

12). Протекание тока через газ называется газовым разрядом.

Разряды, вызванные действием внешнего ионизатора наз-ся несамостоятельными газовыми разрядами. напряжение при котором несамост. разряд переходит в самост. наз-ют напряжением пробоя, а сам процесс - электрическим пробоем газа.

газовый разряд который продолжает после прекращения действия внешнего ионизатора наз-ся самостоятельным разрядом т.к ионы необходим. для поддержания высокой электропроводности, создаются самим разрядом в результате внутр. процессов происходящих в газе.

Глубокое понимание процессов, сопровождающих газовый разряд, привело к созданию ряда приборов и устройств, которые широко используются в различных областях науки и техники. Газоразрядные приборы очень разнообразны, иs различаются видом используемого разряда. Они предназначены для стабилизации напряжения, защиты от перенапряжения, выполнения переключательных функций, индикации электрического состояния и т.д. Например, искровой разряд нашел широкое применение в науке и технике. С его помощью инициируют взрывы и процессы горения, измеряют напряжение, используют в спектральном анализе, для регистрации заряженных частиц, в переключателях электрических цепей, для обработки металлов, разрушения высокопрочных материалов и пород.

13). Полупроводниками назвали класс веществ, у которых с повышением температуры увеличивается проводимость, уменьшается электрическое сопротивление. Этим полупроводники принципиально отличаются от металлов.

При любых температурах в полупроводниках имеются свободные электроны. Свободные электроны под действием внешнего электрического поля могут перемещаться в кристалле, создавая электронный ток проводимости. Удаление электрона с внешней оболочки одного из атомов кристаллической решетки приводит к превращению этого атома в положительный ион. Этот ион может нейтрализоваться, захватив электрон у одного из соседних атомов. Далее, в результате переходов электронов от атомов к положительным ионам происходит процесс хаотического перемещения в кристалле места с недостающим электроном. Внешне этот процесс воспринимается как перемещение положительного электрического заряда, называемого дыркой.

При помещении кристалла в электрическое поле возникает упорядоченное движение дырок - дырочный ток проводимости.

В идеальном полупроводниковом кристалле электрический ток создается движением равного количества отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных дырок. Проводимость в идеальных полупроводниках называется собственной проводимостью.

При низких температурах основными носителями тока в полупроводниковом кристалле с акцепторной примесью являются дырки, а не основными носителями - электроны. Полупроводники, в которых концентрация дырок превышает концентрацию электронов проводимости, называют дырочными полупроводниками или полупроводниками р-типа.

Полупроводниковые приборы, ППП — широкий класс электронных приборов, изготавливаемых из полупроводников. Полупроводниковые приборы служат для преобразования различных сигналов, в энергетике— для непосредственного преобразования одних видов энергии в другие.
Однако к основным классам Полупроводниковые приборы относят следующие: электропреобразовательные приборы, преобразующие одни электрические величины в др. электрические величины; оптоэлектронные приборы, преобразующие световые сигналы в электрические и наоборот; термоэлектрические приборы, преобразующие тепловую энергию в электрическую и наоборот; магнитоэлектрич. приборы; пьезоэлектрический и тензометрический приборы, которые реагируют на давление или механическое смещение.

14) В зависимости от характера действия на тела электрического поля их можно разделить на проводники, диэлектрики и полупроводники.

В качестве проводников электрического тока могут быть использованы как твердые тела, так и жидкости, а при соответствующих условиях и газы. К проводниковым материалам в электротехнике относятся металлы, их сплавы, контактные металлокерамические композиции и электротехнический уголь.

Полупроводниками называют вещества, удельная проводимость которых имеет промежуточное значение между удельными проводимостями металлов и диэлектриков. Полупроводники одновременно являются плохими проводниками и плохими диэлектриками. Граница между полупроводниками и диэлектриками условна, так как диэлектрики при высоких температурах могут вести себя как полупроводники, а чистые полупроводники при низких температурах ведут себя как диэлектрики.

Электроизоляционными материалами или диэлектриками называются вещества, с помощью которых осуществляется изоляция элементов или частей электрооборудования, находящихся под разными электрическими потенциалами. По сравнению с проводниковыми материалами диэлектрики обладают значительно большим электрическим сопротивлением. Характерным свойством диэлектриков является возможность создания в них сильных электрических полей и накопления электрической энергии. Это свойство диэлектриков используется в электрических конденсаторах и других устройствах.

15.) Техническое применение электрического тока в металлах: обмотки двигателей, трансформаторов, генераторов, проводка внутри зданий, сети электропередачи, силовые кабели.

Электролиты. Применение электролиза:
получение цветных металлов (очистка от примесей - рафинирование);
гальваностегия –получение покрытий на металле;
гальванопластика - получение отслаиваемых покрытий (рельефных копий).

Вакуум. Техническое применение – вакуумные лампы (диод, триод), электронно – лучевая трубка.

Газ. Техническое применение: дуговая электросварка, коронные фильтры, искровая обработка металлов, лампы дневного света и газосветная реклама. Полупроводники. Техническое применение – электроника.

16. Магни́тное поле — силовое поле, действующее на движущиеся электрические заряды и на тела, обладающие магнитным моментом, независимо от состояния их движения, магнитная составляющая электромагнитного поля.

Магни́тная инду́кция — векторная величина, являющаяся силовой характеристикой магнитного поля (его действия на заряженные частицы) в данной точке пространства. Определяет, с какой силой магнитное поле действует на заряд , движущийся со скоростью .

Основные свойства магнитного поля:

1. Магнитное поле порождается электрическим током (= движущимися зарядами).
2. Магнитное поле обнаруживается по действию на электрический ток (= движущиеся заряды).
3. Подобно электрическому полю, магнитное поле существует реально независимо от нас, от наших знаний о нём. Экспериментальным доказательством реальности магнитного поля, как и реальности электрического поля, является факт существования электромагнитных волн.

17. Под влиянием магнитных полей происходит возникновение зарядов и изменение их магнитной восприимчивости. В связи, с чем магнитная энергия макромолекул может превышать энергию теплового движения, а поэтому магнитные поля даже в терапевтических дозах вызывают ориентационные и концентрационные изменения биологически активных макромолекул, что отражается на кинетике биохимических реакций и скорости биофизических процессов. Одним из важных регуляторных механизмов в живых системах является активность ионов. Она определяется, прежде всего, их гидратацией и связью с макромолекулами. При действии магнитных полей различающиеся по своим магнитным и электрическим свойствам компоненты системы будут совершать колебательные движения, параметры которых могут не совпадать. Последствием этого процесса будет освобождение части ионов из связи с макромолекулами и уменьшение их гидратации, а, следовательно, возрастание ионной активности. Увеличение под влиянием магнитного поля ионной активности в тканях, является предпосылкой к стимуляции клеточного метаболизма.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, называется силой Ампера.

Сила действия однородного маг­нитного поля на проводник с током прямо пропорциональна силе тока, длине проводника, модулю вектора индукции магнитного поля, синусу угла между вектором индукции магнитного поля и проводником:

F=B^.I^.ℓ^. sin α — закон Ампера.

Сила Лоренца — сила, с которой электромагнитное поле согласно классической (неквантовой) электродинамике действует на точечную заряженную частицу. Иногда силой Лоренца называют силу, действующую на движущийся со скоростью заряд лишь со стороны магнитного поля, нередко же полную силу — со стороны электромагнитного поля вообще, иначе говоря, со стороны электрического и магнитного полей. Выражается в СИ как:

18. Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

· амперметры — для измерения силы электрического тока;

· вольтметры — для измерения электрического напряжения;

· омметры — для измерения электрического сопротивления;

· мультиметры — комбинированные приборы

· частотомеры — для измерения частоты колебаний электрического тока;

· магазины сопротивлений — для воспроизведения заданных сопротивлений;

· ваттметры и варметры — для измерения мощности электрического тока;

· электрические счётчики — для измерения потреблённой электроэнергии

19. С фундаментальной точки зрения, как это было указано выше, магнитное поле может создаваться (а значит — в контексте этого параграфа — и ослабляться или усиливаться) переменным электрическим полем, электрическими токами в виде потоков заряженных частиц или магнитными моментами частиц.

Конкретные микроскопическая структура и свойства различных веществ приводят к тому, что на макроскопическом уровне они могут вести себя достаточно разнообразно под действием внешнего магнитного поля.

В связи с этим вещества в отношении их магнитных свойств делятся на такие основные группы:

· Антиферромагнетики — вещества, в которых установился антиферромагнитный порядок магнитных моментов атомов или ионов: магнитные моменты веществ направлены противоположно и равны по силе.

· Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся против направления внешнего магнитного поля.

· Парамагнетики — вещества, которые намагничиваются во внешнем магнитном поле в направлении внешнего магнитного поля.

· Ферромагнетики — вещества, в которых ниже определённой критической температуры (точки Кюри) устанавливается дальний ферромагнитный порядок магнитных моментов

· Ферримагнетики — материалы, у которых магнитные моменты вещества направлены противоположно и не равны по силе.

· К перечисленным выше группы веществ в основном относятся обычные твердые или (к некоторым) жидкие вещества, а также газы. Существенно отличается взаимодействие с магнитным полем сверхпроводников и плазмы.

20. Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

Как известно, электрические токи порождают вокруг себя магнитное поле. Связь магнитного поля с током дала толчок к многочисленным попыткам возбудить ток в контуре с помощью магнитного поля. Эта фундаментальное открытие было блестяще сделано в 1831 г. английским физиком М. Фарадеем, который открыл явленение электромагнитной индукции. Оно говорит о том, что в замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции, охватываемого этим контуром, возникает электрический ток, получивший название индукционного.

Закон электромагнитной индукции Фарадея является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов.

Закон гласит:

Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур.

или другими словами:

Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

Правило Ленца определяет направление индукционного тока и гласит:

Индукционный ток всегда имеет такое направление, что он ослабляет действие причины, возбуждающей этот ток.

21. Плазма - это особое состояние вещества, в котором, кроме молекул и атомов, присутствует большое количество свободных электронов и ионов. В зависимости от их числа мы говорим о той или иной степени ионизации плазмы.
Число положительно и отрицательно заряженных частиц в плазме одинаково, поэтому она, как обычный газ, электрически нейтральна. Плазму можно получить из любого газа (и даже воздуха) путем его ионизации. Достаточно, например, нагреть газ до высокой температуры.

22) Благодаря высокой температуре атомы водорода и гелия, из которых состоит в основном Солнце, ионизованы, поэтому звезды — это огромные сгустки плазмы. В этой плазме за счет резкого перепада температур (от 107°С в недрах до 6000°С в фотосфере) и очень сильного поля тяготения возникают мощные конвекционные потоки. За счет циркуляции плазмы на Солнце создаются сильные магнитные поля, играющие важную роль во всех процессах солнечной активности. В частности, действием магнитных полей объясняются особенности солнечных пятен, вспышек, протуберанцев и т. д. Для магнитного поля Солнца характерна значительная неоднородность, которая отмечается всюду, как внутри пятен, так и вне их.

23) Диэлектрик (изолятор) — вещество, практически не проводящее электрический ток. Концентрация свободных носителей заряда в диэлектрике не превышает 10⁸ см⁻³.

Основное свойство диэлектрика состоит в способности поляризоваться во внешнем электрическом поле.

Магнетик- вещество, обладающее магнитными свойствами, которые определяются наличием собственных или индуцированных внешним магнитным полем магнитных моментов, а также характером взаимодействия между ними.

По магнитным свойствам магнетики подразделяются на три основные группы: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Сверхпроводник — материал, который при определенных условиях приобретает сверхпроводящие свойства. Это достигается понижением температуры до T _c , при которой сопротивление материала понижается до нуля.

Свойства: 1)Критическое магнитное поле - значение поля, выше которого сверхпроводник находится в нормальном состоянии.

2) Критический ток - максимальный постоянный ток, который может выдерживать сверхпроводник без потери сверхпроводящего состояния.

3) Глубина проникновения - расстояние, на которое магнитный поток проникает в сверхпроводник.

4) Длина когерентности - расстояние, на котором электроны взаимодействуют друг с другом, создавая сверхпроводящее состояние.

5) Удельная теплоемкость - количество теплоты, необходимое для того, чтобы повысить температуру 1 г вещества на 1 К.

24. Гармоническими колебаниями называются такие колебания, при которых колеблющаяся величина меняется от времени по закону синуса или косинуса.
Уравнение гармонических колебаний имеет вид:

или

,

где A - амплитуда колебаний (величина наибольшего отклонения системы от положения равновесия); - круговая (циклическая) частота. Периодически изменяющийся аргумент косинуса - называется фазой колебаний. Фаза колебаний определяет смещение колеблющейся величины от положения равновесия в данный момент времени t. Постоянная φ представляет собой значение фазы в момент времени t = 0 и называется начальной фазой колебания. Значение начальной фазы определяется выбором начала отсчета. Величина x может принимать значения, лежащие в пределах от -A до +A.
Промежуток времени T, через который повторяются определенные состояния колебательной системы, называется периодом колебаний. Косинус - периодическая функция с периодом 2π, поэтому за промежуток времени T, через который фаза колебаний получит приращение равное 2π, состояние системы, совершающей гармонические колебания, будет повторяться. Этот промежуток времени T называется периодом гармонических колебаний.
Период гармонических колебаний равен: T = 2π/.
Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний ν.
Частота гармонических колебаний равна: ν = 1/T. Единица измерения частоты герц (Гц) - одно колебание в секунду.
Круговая частота = 2π/T = 2πν дает число колебаний за 2π секунд.

25. Колебания, совершающиеся под воздействием внешней периодической силы, называются вынужденными. Внешняя сила совершает положительную работу и обеспечивает приток энергии к колебательной системе. Она не дает колебаниям затухать, несмотря на действие сил трения.
Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям, определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней частоты с внутренней частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Степень отзывчивости в теории колебаний описывается величиной, называемой добротность.

26. Механические волны – это возмущения, распространяющиеся в пространстве и несущие энергию. Свойства:1. Отражение волн. Механические волны любого происхождения обладают способностью отражаться от границы раздела двух сред.2. Преломление волн. Изменение направления распространения волн.3. Дифракция волн. Отклонение волн от прямолинейного распространения, то есть огибание ими препятствий, называется явлением дифракции.4. Интерференция волн. Взаимовлияние двух волн – явление интерференции.

27. Процессы в колебательном контуре. Полная электромагнитная энергия колебательного контура в любой момент времени будет равняться сумме энергии конденсатора и энергии магнитного поля тока. Для её вычисления будет использоваться следующая формула:

W = L*i^2/2 + q^2/(2*C).

Полная электромагнитная энергия не будет меняться с течение времени, так как потерь энергии на сопротивлении нет. Хотя её составляющие будут меняться, но в сумме всегда будут давать одинаковое число. Это обеспечивается законом сохранения энергии.

Из этого можно получить уравнения описывающие свободные колебания в электрическом колебательном контуре. Уравнение будет иметь следующий вид:

q'’ = -(1/(L*C))*q.

В настоящее время существует большое количество самых разнообразных схем генераторов высокой частоты с самовозбуждением. Считается, что все они сводятся к индуктивной или'емкост-ной трехточке.

28. Электромагнитные колебания-взаимосвязанные колебания электрического (Е) и магнитного (Н) полей, составляющих единое Электромагнитное поле.

Электромагнитные волны имеют следующие основные характеристики: 1. Длина волны lв, — кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°. Фаза — это состояние (стадия) периодического процесса 2. Период колебания волны Т— время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв. 3. Частота колебаний электромагнитного поля F определяется по формуле F=1/T, a T=1/F

Единицей измерения частоты является герц (Гц) — частота, при которой совершается одно колебание в секунд 4. Скорость распространения волны С—скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны).Скорость распространения радиоволн в свободном пространстве (вакууме) постоянна и равна скорости света С= 300 000 км/с. 5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли.

29. Для получения переменного тока используют источники электрической энергии, создающие переменную э. д. с, периодически изменяющуюся по величине и направлению; такие источники называются генераторами переменного тока. Простейшим генератором переменного тока может служить виток, вращающийся в равномерном магнитном поле

Генераторы переменного тока нашли широкое применение в быту и на производстве благодаря компактности, безотказности и мобильности.(в медецине, в промышленности и т.д.)

30. Трансформа́тор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индукти вно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока.

Для преобразования переменного тока в постоянный и обратно — постоянного тока в переменный могут служить вращающиеся преобразователи.
Различают следующие типы преобразователей:

1) двигатель-генераторы;
2) одноякорные преобразователи;
3) каскадные преобразователи.

Характеристики переменного тока

Средняя мощность переменного тока за период T равна:

P_ср. = I_m*U_mcos()/2,
где  - сдвиг фаз между током и напряжением,
U_m и I_m - максимальные (амплитудные) значения напряжения и силы тока.

Устройства, необратимо и полностью преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, называют активной нагрузкой, а их сопротивление - активным сопротивлением. В цепи переменного тока с активной нагрузкой колебания силы тока совпадают по фазе с колебаниями напряжения. Если U = U_msin(wt), то I = I_msin(wt) и cos() =1.

Действующие (эффективные) значения силы тока и напряжения рассчитываются по формулам:

I_д = I_m/(2)^1/2, U_д = U_m/(2)^1/2.

Постоянный ток со значениями тока и напряжения, равными действующим значениям, приводит к выделению в электрической цепи с активной нагрузкой за период точно такой же энергии, как и переменный ток с амплитудными значениями U_m и I_m.

Мгновенная мощность в цепи переменного тока с активным сопротивлением равна:
P = I*U.

32. Сопротивление, оказываемое проводником проходящему на нему переменному току, называется активным сопротивлением.

Если какой-либо потребитель не содержит в себе индуктивности и емкости (лампочка накаливания, нагревательный прибор), то он будет являться для переменного тока также активным сопротивлением.

Активное сопротивление зависит от частоты переменного тока, возрастая с ее увеличением.

Однако многие потребители обладают индуктивными и емкостными свойствами при прохождении через них переменного тока. К таким потребителям относятся трансформаторы, дроссели, электромагниты, конденсаторы, различного рода провода и многие другие.

При прохождении через них переменного тока необходимо учитывать не только активное, но и реактивное сопротивление, обусловленное наличием, в потребителе индуктивных и емкостных свойств его.

33. Известно, что электрический ток порождает магнитное поле (опыт Эрстеда), изменяющееся магнитное поле порождает электрический ток (опыт Фарадея). Имея в виду эти экспериментальные факты, английский физик Дж. Максвелл создал теорию электромагнитных волн. По Максвеллу: переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое (явление электромагнитной индукции), а переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное (магнитоэлектрическая индукция). В результате в соседних областях пространства возникает единое электромагнитное поле.
Электромагнитное поле в каждой точке пространства характеризуется напряженностью Е и индукцией В. Возникновение электромагнитной волны можно представить так: в некоторой области пространства возникают колебания электрического заряда, например между контактами электрической цепи проскакивает искра. Это повлечет за собой колебания вектора напряженности Е, т. е. его модуль и направление станут периодически меняться. Согласно теории Максвелла, в этой же области будут происходить колебания вектора магнитной индукции Б. Эти колебания порождают электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. Моментальный «снимок» электромагнитной волны показан на рисунке 41.
Теория Максвелла показала, что электромагнитные волны — волны поперечные, их скорость распространения в вакууме примерно равна 300 000 км/с, эта волна несет энергию.
С помощью искрового разрядника и аналогичного ему приемника немецкий физик Г. Герц получил и зарегистрировал электромагнитные волны, обнаружил их отражение и преломление. Заслуга по практическому использованию электромагнитных волн в радиосвязи принадлежит русскому физику А. С. Попову.

34. Радиосвязь - это разновидность беспроводной связи, у которой в качестве сигнала используются, распространяемые в пространстве, радиоволны. Принцип радиосвязи основан на передачи сигнала от передающего устройства, содержащего передатчик и передающую антенну, путем перемещения радиоволн в открытом пространстве, приемному устройству, содержащему приемную антенну и радиоприемник. Гармонические колебания с несущей частотой, принадлежащей какому-либо диапазону радиочастот, подвергаются модуляции в соответствии с передаваемым сообщением. Модулированные радиочастотные колебания представляют собой радиосигнал. От передатчика радиосигнал поступает в антенну, с помощью которой в окружающем пространстве возбуждаются соответственно модулированные электромагнитные волны. Свободно перемещаясь, радиоволны достигают приёмной антенны и возбуждают в ней электрические колебания, которые поступают далее в радиоприёмник. Принятый радиосигнал поступает в электронный усилитель, демодулируется, далее выделяется сигнал, аналогичный сигналу, которым были модулированы колебания с несущей частотой в радиопередатчике. После этого, дополнительно усиленный сигнал, преобразуется при помощи соответствующего воспроизводящего устройства в сообщение, аналогичное исходному. В местах приёма на радиосигнал могут накладываться электромагнитные колебания от посторонних источников радиоизлучений, способные помешать качественному воспроизведению сообщений, называемые помехами радиоприёму. Принципы радиосвязи далеко не новы. За это время радиосредства прошли путь от первых передатчиков сигналов азбуки Морзе до систем спутниковой связи. Радиоэфир наполнился музыкой радиостанций, сигналами далеких галактик и нашими разговорами. Однако с тех пор не изменилось главное - радиоволны.