물리학 교류에 관한 프레젠테이션. 교류 전류(11학년) 주제에 대한 프레젠테이션. 신소재의 통합 및 일반화
프레젠테이션은 IK 마을 MKOU VSOSH No. 2의 물리학 교사가 편집했습니다. Murzagildina Lyudmila Borisovna의 Chuguevka 2016 수업 목표: 1. 교류 회로의 고조파 전자기 진동, 강제 전자기 진동 및 저항 유형에 대한 아이디어를 계속 개발합니다. 2. 교과서, 프레젠테이션, 표 등 다양한 정보 자원을 통해 이 주제에 대한 학생들의 인지적 관심을 발전시킵니다. 3. 공부하는 자료에서 유용하고 필요한 것을 찾는 방법을 배우십시오. 지식을 업데이트 중입니다. 1. 고조파라고 불리는 진동은 무엇입니까? 사인 또는 코사인의 법칙에 따라 발생하는 진동입니다. 2. 전자기 진동의 정의를 알려주세요. 전하, 전류, 전압 및 EMF가 주기적으로 변하는 전기 회로의 프로세스입니다. 3. 자유 전자기 진동이 감쇄되는 이유는 무엇입니까? 자유 전자기 진동은 저항으로 인해 감쇠됩니다. 4. 전자기 진동 기간에 대한 공식을 기술하십시오. 5. 전자기 진동이 발생하는 시스템의 이름을 지정하십시오. "전자기 진동"이라는 주제에 대한 문제를 해결합니다. 1. 진동 회로 커패시터 플레이트의 전하 q는 방정식 q = 5,10-4cos 103πt에 따라 시간이 지남에 따라 변합니다. 전하 진동의 진폭, 진동 위상 및 전하의 초기 위상은 무엇입니까? 진폭 - 5٠10- 4 전하 진동 위상 - 103πt 초기 위상 =0 "전자기 진동" 주제에 대한 문제 해결. 2.다음 중 직류회로와 발진회로에 반드시 포함되어야 하는 장치는 무엇입니까? 첫 번째 열의 위치를 두 번째 열의 원하는 위치와 일치시킵니다. 표의 해당 문자 아래에 결과 숫자를 기록하십시오. A) DC 회로 1. 전류계 B) 발진 회로 2. 전류원 A 3. 축전기 4. 자석 B 문제에 대한 답: A B 2 3 연구 새로운 주제우리 수업 " 교류. 교류 회로의 저항" 시간이 지남에 따라 크기와 방향이 바뀌는 전류를 교류라고 합니다. 우리의 임무는 수업 중에 다음을 확인하는 것입니다. -교류는 강제 진동입니다. - 시간이 지남에 따라 전류의 방향과 크기가 변합니다. “전류는 전선을 통해 흐르며 결코 눈에 보이지 않습니다. 그는 전구에 불을 붙이고 가전제품에 생명을 불어넣습니다.” Yakov Byl "전류 전쟁" 역사상 "전류 전쟁"이라는 암호명으로 알려진 기간이 있었습니다. 기본 배우 그 다음에는 유명한 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)와 토마스 에디슨(Thomas Edison)이 있었습니다. 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 교류의 잠재력과 편리함을 보았습니다. 그리고 에디슨은 일정한 전기를 사용해야 한다고 주장했다(당시 일반적으로 받아들여지는 관점). 에디슨은 공개시위까지 열었는데, 이는 상당히 잔인했습니다. 사실 교류는 그 장점에도 불구하고 생명체에게 큰 위험을 초래합니다. Thomas Edison은 사람들 사이에 Tesla의 아이디어에 대한 두려움과 불신을 조성하기 위해 이 사실을 이용했습니다. 그는 교류를 사용하여 공개적으로 동물을 죽였습니다. 한 번은 코끼리에 대한 시연을 한 적이 있습니다. 몇 초 만에 강력한 동물이 죽었습니다. 역사에서 우리 시대의 최초의 전기 공급원은 1663년 마그데부르크 시장 오토 폰 게리케(Otto von Guericke)가 발명한 정전기 발생기였습니다. 그렇다면 교류란 무엇인가? 전류 세기와 전압은 고조파 법칙에 따라 변하며, 발진 주파수는 회로에 연결된 전류원의 주파수(50Hz)에 따라 결정됩니다. 교류 전압과 교류를 생성하는 방법은 무엇입니까? 네트워크의 교류 전압과 전류는 발전소의 교류 발전기에 의해 생성됩니다. 교류 발전기 산업용 전류의 표준 주파수는 50Hz입니다. 이는 1초에 전류의 방향이 50번 바뀌는 것을 의미합니다. 발전기에서는 무슨 일이 일어나는가? 우리는 다음을 확립했습니다. 1. 코일 회로를 관통하는 자속 F는 크기와 방향이 변합니다. Ф = V S cos Ωt 2. 코일에 유도된 전류는 크기와 방향이 변합니다. i = Im sin (Ωt+Φ₀) 3. 전압 및 전류 변동은 진동 위상(Φ₀)에 따라 다릅니다. u = Um cos Ωt 교류 회로에서 저항은 어떤 역할을 합니까? 전기 저항은 교류 회로(저항기, 유도성 및 용량성 리액턴스(진동 회로))에 포함될 수 있습니다. 저항에는 저항 R(활성 저항), 인덕턴스 L - X L(유도 리액턴스)을 갖는 인덕터, 커패시턴스 C - X C(용량 리액턴스)를 갖는 커패시터가 있습니다. 교류 회로의 능동 저항. 그래서 우리는 능동 저항을 갖는 교류 회로의 전류와 전압이 U 단상에서 변동하고 능동 저항 R = m I m 교류 회로의 커패시턴스 우리는 다음을 발견했습니다. 1. 직류는 통과하지 않습니다. 커패시터. 2. 커패시터는 교류에 대한 저항을 제공합니다. 커패시턴스 공식 교류 회로의 인덕턴스 우리는 다음을 발견했습니다. 1. 정전류에서 코일은 작은 활성 저항(즉, 저항기)을 가지며 인덕턴스의 변화는 저항에 영향을 미치지 않습니다. 2. 교류의 경우 코일의 인덕턴스가 클수록 유도 리액턴스가 커집니다. 3. 유도성 리액턴스 따라서 교류 회로에 능동 저항 R = 1 X C = C 및 유도성 리액턴스 X = ΩL이 포함되어 있으면 L은 용량성 리액턴스이므로 교류 회로 Z의 총 저항 Z를 찾을 수 있습니다. , 수업 요약: 1. 교류가 무엇인지, 그리고 고조파 법칙에 따라 달라지는 특성을 배웠습니다. Ф = BS cos Ωt; i= 임신(Ωt+Φ₀) ; u = 음 cos Ωt. 2. 교류 회로에는 세 가지 유형의 저항이 포함될 수 있습니다. L 1 R – 활성; X = - 용량성; С С Х L = ΩL – 유도성. 3. 우리는 교류 회로의 총 저항을 계산하는 공식을 배웠습니다. Z = √ R² + (X L- X C)² 수업 주제 강화: 1. 왜 교류를 사용하지 않는가? 조명 주파수는 10~15Hz인가요? 표시등이 깜박입니다. 눈은 10Hz의 주파수를 깜박이는 것으로 인식합니다. 2. 전기 회로에는 코일이 연결되어 있으며, 이 회로를 통해 먼저 직류가 흐른 다음 동일한 전압의 교류가 흐릅니다. 어떤 경우에 코일이 더 뜨거워지나요? 처음에는. 교류용 코일에도 리액턴스가 있습니다. 따라서 두 번째 경우에는 전류가 적어 발열량이 적습니다. 3. 커패시터가 파손되고 이곳에서 회로가 닫히면 램프의 빛이 어떻게 변합니까? 각 커패시터에는 저항이 있으며, 이 저항을 제거하면 램프의 강도가 증가합니다. 4. AC 회로에는 R = 5Ω의 저항기, 저항 XC = 6Ω의 커패시터, 저항 XL = 18Ω의 인덕터가 포함되어 있습니다. 회로의 총 저항을 구하십시오. 주어진: 해결책: R=5Ohm Z= √R²+(XL -Xc)² XC=6Ohm Z=√25Ohm²+(18Ohm-6Ohm)² XL=18Ohm =√25Ohm²+144Ohm² ________ =13 Ohm. 지-? "교류"라는 주제로 독립적인 작업(테스트)을 수행합니다. 시간 5~7분 묵상: 1. 오늘 나는 그것을 배웠다... 2. 나는...에 대해 주어진 사실에 놀랐다. 3. 나는 그것을 배우는 데 관심이 있었다... 4. 이해하기 어려웠다... 5. 나는 강의가 마음에 들었습니다..
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오늘 수업에서는 교류 전류. AC 회로의 저항기. 전압 및 전류의 유효 값. AC 회로에 전원을 공급합니다.
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열, 자석, 빛, 전기 광선이 없다면 지구는 어떻게 살 수 있을까요? 사람들은 지구에서 어떻게 살 수 있을까요? 아담 미츠키에비츠
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감자 껍질 벗기는 기계 닦는 기계 전기 고기 분쇄기 반죽 혼합 기계 빵 슬라이서
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시간이 지남에 따라 크기와 방향이 변하는 전류를 교류라고 합니다. 교류 전류는 강제 전자기 진동입니다.
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회로에 교류 EMF가 있을 때 교류가 발생할 수 있습니다. 회로에서 교류 EMF를 얻는 것은 전자기 유도 현상을 기반으로 합니다. 이를 위해 전도성 프레임은 균일한 자기장에서 각속도 Ω으로 균일하게 회전합니다. 이 경우 프레임의 법선과 자기 유도 벡터 사이의 각도 α 값은 다음 식에 의해 결정됩니다. 변수 emf를 얻습니다. 결과적으로 프레임을 관통하는 자속의 크기는 다음에 따라 시간이 지남에 따라 변합니다. 조화법칙:
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패러데이의 법칙에 따르면 회로를 통과하는 자기 유도 자속이 변하면 회로에 유도 기전력이 발생합니다. 도함수의 개념을 사용하여 전자기 유도 법칙의 공식을 명확히 합니다. 회로를 통과하는 자속이 변하면 유도된 EMF도 사인(또는 코사인) 법칙에 따라 시간에 따라 변합니다. EMF의 최대값 또는 진폭. 프레임에 N 회전이 포함되어 있으면 진폭이 N배 증가합니다. 교류 EMF 소스를 도체 끝에 연결하여 교류 전압을 생성합니다.
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전압과 전류의 일반적인 관계 직류와 마찬가지로 교류도 도체 끝의 전압에 의해 결정됩니다. 에서는 다음과 같이 간주될 수 있다. 이 순간시간이 지나면 도체의 모든 섹션의 전류 강도는 동일한 값을 갖습니다. 그러나 전류 변동의 위상은 전압 변동의 위상과 일치하지 않을 수 있습니다. 이러한 경우 전류와 전압 변동 사이에 위상 변화가 있다고 말하는 것이 일반적입니다. 일반적인 경우, 전압과 전류의 순간값은 다음과 같이 결정될 수 있습니다. 또는 ψ - 전류와 전압 변동 사이의 위상 변이 Im - 전류 진폭, A.
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AC 회로의 저항기 전기 저항이 높은 부하를 포함하는 회로를 고려하십시오. 이제 이 저항을 활성이라고 부르겠습니다. 왜냐하면 이러한 저항이 있을 때 전기 회로는 전류원에서 나오는 에너지를 흡수하여 도체의 내부 에너지로 변하기 때문입니다. 이러한 회로에서 전기 에너지를 내부 에너지로 변환하는 전기 장치를 능동 저항이라고 합니다.
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전류의 순시값은 전압의 순시값에 정비례하므로 회로의 한 부분에 대해 옴의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다. 능동 저항이 있는 회로에서 전류와 전압 변동 사이의 위상 변이는 0입니다. , 즉. 전류 변동은 전압 변동과 위상이 같습니다.
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전압 및 전류의 유효 값 도시 전기 네트워크의 전압이 220V라고 말하면 전압의 순간 값과 진폭 값이 아니라 소위 유효 값에 대해 이야기하는 것입니다. 전기 제품이 설계된 전류 강도를 표시하는 경우 전류 강도의 유효 값도 의미합니다. 물리적 의미 교류의 유효 값은 직류의 강도와 동일하며, 이는 동시에 교류와 동일한 양의 열을 도체에서 방출합니다. 유효 전압 값:
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교류 회로의 전력 전압 및 전류의 유효 값은 전기 측정 장비에 의해 기록되며 회로의 교류 전력을 직접 계산할 수 있습니다. 교류 회로의 전력은 직류 및 정전압 대신 해당 유효 값이 대체되는 직류 전력과 동일한 관계에 의해 결정됩니다. 전압과 전류 사이에 위상 변이가 있으면 전력은 다음과 같이 결정됩니다. 공식:
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결론 이 강의에서 당신은 다음을 배웠습니다: 교류 전류는 강제 전자기 진동이며, 여기서 회로의 전류 강도는 고조파 법칙에 따라 시간이 지남에 따라 변합니다. 회로에서 교류 EMF를 얻는 것은 전자기 유도 현상을 기반으로 합니다. 능동 저항에서 전류와 전압의 진동 사이의 위상차는 0입니다. 교류 및 전압의 유효 값은 동일한 활성 저항을 가진 회로에서 동일한 에너지가 방출되는 직류 및 전압 값과 같습니다. 교류 회로의 전력은 직류 전력과 동일한 관계에 의해 결정되며 해당 유효 값은 직류 및 정전압으로 대체됩니다.
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테스트 답변
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문제 해결 100회전 프레임이 0.2테슬라 유도의 균일한 자기장에서 15Hz의 주파수로 회전합니다. 발생하는 EMF의 진폭 값이 45V인 경우 프레임의 면적은 얼마입니까?
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주어진: N=100개 ν=15Hz V=0.2 T εm=45 V S - ? 풀이: e = εm sinΩt εm= BS Ω Ω = 2π/T= 2π ν εm= BS 2π ν(1회전) εmn= BSN 2π ν S = εmn /(BN 2π ν) 계산: 차원: 답: S = 0.024 m2
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숙제 교과서: § 31, 32; G.Ya.Myakishev, B.B. Bukhovtsev "물리학 – 11". 주제에 대한 에세이를 준비하십시오.
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추상적인
방법론적 개발
물리학 수업
교사가 개발함
물리학자 S.E.
사란스크
수업 목표:
교육적인:
발달:
교육적인:
수업 유형:
행동 양식:
수업 장비:
속담:
우리 행성은 어떻게 살까요?
사람들은 그 위에서 어떻게 살아갈까요?
열, 자석, 빛 없이
그리고 전기 광선?
아담 미츠키에비츠
학제 간 연결:
강의 계획
1. 조직의 순간
6. 수업을 요약합니다.
7. 숙제:
다음 주제에 대한 초록을 준비하십시오.
2. “기업 장비 케이터링전기 에너지가 다른 유형의 에너지로 변환되는 것입니다."
수업 중
1. 조직의 순간(수업의 주제, 목표 및 목표 발표, 심리적 준비수업을 듣는 학생).
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그는 모든 사람에게 따뜻함과 빛을 가져다줍니다
세상에 그보다 더 관대한 사람은 없습니다!
마을, 마을, 도시로
3.신소재에 대한 설명.
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역사적 참고자료(학생 메시지)
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4. 새로운 자료의 통합 및 일반화.
(품질 확인, 학습한 내용의 통합 및 일반화, 결론.)
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문제의 해결
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6. 수업을 요약합니다.
(점수와 의견을 제시합니다.)
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p.102 연습 4 과제 번호 5.
1. “새로운 현대식 발전기”
모르도비아 공화국 교육부
GBOU RM SPO (SSUZ) "사란스크 식품 가공 산업 대학"
방법론적 개발
물리학 수업
주제: "교류 전류"
교사가 개발함
물리학자 S.E.
사란스크
수업 주제: "교류 전류."
수업 목표:
교육적인:
교류에 대한 학생들의 이해를 발전시킵니다. 능동 저항의 주요 특징을 고려하십시오. 주제의 기본 개념을 공개합니다.
발달:
학생들이 교류에 대해 습득한 지식을 적용할 수 있는 능력을 개발합니다. 실용적인 응용 프로그램일상생활과 기술, 그리고 생산실습; 지식에 대한 관심, 주요 내용을 분석, 일반화 및 강조하는 능력을 개발합니다.
교육적인:
사회와 사람을 변화시키는 힘으로서 과학에 대한 존중을 심어줍니다. 혁신적인 기술. 학생들에게 자기 요구와 규율을 심어줍니다. 학생들의 주변 세계의 범위를 확장합니다.
수업 유형:이전에 연구한 자료를 바탕으로 새로운 지식을 동화합니다.
행동 양식:컴퓨터를 이용한 교사의 설명; 정보 제공 및 설명, 학생 설문 조사, 참고 노트 작업, 테스트.
수업 장비:컴퓨터, 멀티미디어 프로젝터, 참고 자료, 프리젠테이션, 테스트 과제, 교과서.
속담:
우리 행성은 어떻게 살까요?
사람들은 그 위에서 어떻게 살아갈까요?
열, 자석, 빛 없이
그리고 전기 광선?
아담 미츠키에비츠
학제 간 연결:수학 – 도함수 찾기, 삼각 함수; 장비 – 기계 장비; 역사 – 9세기 산업; 주제 내 통신 - 직류, 자기장, 전자기 유도의 법칙.
강의 계획
1. 조직의 순간(수업의 주제, 목표 및 목표 발표, 수업을위한 학생들의 심리적 준비).
2. 기본 지식을 업데이트합니다.
(이전 수업에서 공부한 자료의 주요 조항 재현)
3.신소재에 대한 설명.
4. 새로운 자료의 통합 및 일반화.
(품질 확인, 학습한 내용의 통합 및 일반화, 결론.)
6. 수업을 요약합니다.
(점수와 의견을 제시합니다.)
7. 숙제:
§ 31, 32; G.Ya.Myakishev, B.B. Bukhovtsev "PHYSICS – 11", p. 102 연습 4 작업 번호 5.
다음 주제에 대한 초록을 준비하십시오.
1. "새로운 현대식 발전기."
2. "전기 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 공공 취사 시설용 장비."
수업 중
1. 조직의 순간(수업의 주제, 목표 및 목표 발표, 수업을위한 학생들의 심리적 준비).
이 수업에서는 강제 전자기 진동과 교류 전류에 대해 다룹니다. 당신은 배울 것이다,
변수 EMF를 어떻게 얻을 수 있습니까?
교류 회로에서 전류와 전압 사이에는 어떤 관계가 존재합니까?
전류와 전압의 유효 값과 진폭 값의 차이점은 무엇입니까?
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슬라이드 2
슬라이드 3
2.기본지식 업데이트
그는 모든 사람에게 따뜻함과 빛을 가져다줍니다
세상에 그보다 더 관대한 사람은 없습니다!
마을, 마을, 도시로
그는 유선으로 온다! (전기)
이전 수업에서 학습한 자료의 주요 조항 재현:
1. 전류란 무엇인가?
2. 상수라고 불리는 전류는 무엇입니까?
3. 교류 전기장과 자기장 사이에는 어떤 관계가 존재합니까?
4. 전자기유도현상이란 무엇인가요?
5. 강제라고 불리는 전자기 진동은 무엇입니까?
6. 회로의 한 부분에 대한 옴의 법칙을 공식화합니다.
3.신소재에 대한 설명.
정전기 기계, 갈바니 전지 및 배터리에서 EMF는 시간이 지나도 방향을 바꾸지 않았습니다. 이러한 회로에서는 전류의 크기나 방향이 변하지 않고 항상 흐르므로 상수라고 불립니다.
전기 에너지는 다른 모든 유형의 에너지에 비해 부인할 수 없는 이점을 가지고 있습니다. 상대적으로 낮은 손실로 장거리에 걸쳐 유선으로 전송할 수 있으며 소비자에게 편리하게 배포됩니다. 가장 중요한 것은 매우 간단한 장치를 사용하여 이 에너지를 기계, 내부, 빛 에너지 등 다른 형태로 쉽게 변환할 수 있다는 것입니다. 여러분은 미래의 기술자이며 실제로 전기 에너지가 다른 유형의 에너지로 변환되는 다양한 장치를 보게 될 것입니다. 이러한 장비의 예로는 감자 껍질 벗기는 기계, 전기 고기 분쇄기, 빵 슬라이서 등이 있습니다.
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이 모든 장비와 그 이상은 교류 전류가 흐르는 회로에 포함되어 있습니다.
발전소에서는 교류가 생성됩니다. 크기와 방향을 반복적이고 지속적으로 변경하는 가변 EMF가 탄생합니다. 이것은 발전기에서 발생합니다. 이는 전자기 유도 현상의 결과로 EMF가 발생하는 기계입니다.
교류는 직류에 비해 다음과 같은 장점이 있습니다.
전압과 전류는 매우 넓은 범위 내에서 변환될 수 있으며 에너지 손실이 거의 없이 변환됩니다.
그렇다면 교류란 무엇인가?
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교류 발전기에서는 교류 전류가 생성됩니다.
발전기 작동 원리를 고려해 봅시다.
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이 슬라이드에서 우리는 다음을 보았습니다.피 회로에 교류 EMF가 있을 때 교류가 발생할 수 있습니다.
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그림은 보여줍니다 가장 간단한 계획교류 발전기.
역사적 참고자료(학생 메시지)
우리는 다음 강의에서 발전기의 설계를 더 자세히 연구할 것입니다.
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4. 새로운 자료의 통합 및 일반화.
(품질 확인, 학습한 내용의 통합 및 일반화, 결론.)
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그래서 오늘 수업에서 우리는 무엇을 배웠나요?
- 교류 교류란 무엇인가?
- 회로에서 교류 EMF를 얻는 기본 현상은 무엇입니까?
- 활성 저항에 걸친 전류 진동과 전압 진동 사이의 위상차는 무엇입니까?
교류 및 전압의 유효 값은 직류 및 전압의 값과 어떻게 비교됩니까?
- 교류 회로에서 전력은 어떻게 결정됩니까?
성능 테스트 작업이후 자체 테스트 진행)
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문제의 해결
슬라이드 16, 17
6. 수업을 요약합니다.
(점수와 의견을 제시합니다.)
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7. 숙제: § 31, 32; G.Ya.Myakishev, B.B. Bukhovtsev "물리학 – 11".
p.102 연습 4 과제 번호 5.
다음 주제에 대한 초록을 준비하십시오.
1. “새로운 현대식 발전기”
2. "전기 에너지를 다른 유형의 에너지로 변환하는 케이터링 시설용 장비."
초록 다운로드
교류는 강제 전기 진동입니다. 직류와 달리 크기와 방향이 지속적으로 변하며 이러한 변화는 주기적으로 발생합니다. 즉, 정확히 동일한 시간 간격으로 반복됩니다. 회로에 EMF가 주기적으로 변하는 전류원이 있다고 가정합니다. -교번 EMF의 영향으로 발생하는 전기 회로의 전류 및 전압의주기적인 변화입니다. 외부 소스교류는 또한 준정적, 즉 모든 전류의 순간 값으로 간주됩니다. 전기량 DC 법률이 적용됩니다.
가변 전기
현재의.
교류 발전기.
정의 교류는 이에 비해 여러 가지 장점이 있습니다. DC: 생산용 AC 전류 적용 정현파 전압. AC 주파수는 1초 동안의 진동 수입니다. 표준 산업용 AC 주파수는 50Hz입니다. ~이다 기계적 에너지를 교류 전기 에너지로 변환하는 전기 기계 장치. 교류를 생성하는 시스템은 전류의 자기 유도가 발견된 이후 간단한 형태로 알려져 왔습니다. 발전기의 작동 원리는 전자기 유도 현상, 즉 교류 자기장에 위치한 고정자 권선에 전압이 발생하는 현상을 기반으로 합니다. 직류가 권선을 통과할 때 회전하는 전자석(회전자)을 사용하여 생성됩니다. 내부 극이 있는 교류 발전기의 일반적인 모습; 축차
인덕터이고, 고정자
- 앵커. 발전기 장치 다이어그램:
1
- 고정 앵커; 2
- 회전 인덕터; 3-슬립 링; 4- 브러시가 그 위로 미끄러집니다. 회전 인덕터 발전기 1
(로터) 및 전기자 (고정자) 2,
그 권선에서 전류가 유도됩니다. 발전기 유형: 터빈 발전기 - 증기 또는 가스 터빈으로 구동되는 발전기입니다. 발전기 유형: 디젤유닛-
로터가 내연기관에 의해 구동되는 발전기. 수소발생기
수력 터빈을 회전시킵니다. 프레젠테이션 미리보기를 사용하려면 Google 계정을 만들고 로그인하세요: https://accounts.google.com MSGU Ekaterina Vladimirovna Alekseeva의 물리학 교사 물리학에 대한 프레젠테이션 발표주제 1) 교류. 2) 능동적 저항. 전류 및 전압의 유효 값. 3) AC 회로의 커패시터. 4) 교류 회로의 인덕터. 우리가 알고 있듯이 전류(전기)는 교류일 수도 있고 일정할 수도 있습니다. 교류(영어: alternating current)는 크기와 방향이 주기적으로 변하는 전류이다. 현재 교류 전류가 매우 널리 사용됩니다. 전자기 유도 효과를 이용한 교류 발전기를 사용하여 얻을 수 있습니다. 그림은 교류를 생성하기 위한 기본 설치를 보여줍니다. 설치의 작동 원리는 간단합니다. 와이어 프레임은 균일한 자기장 내에서 일정한 속도로 회전합니다. 프레임의 끝은 프레임과 함께 회전하는 링에 고정됩니다. 접점 역할을 하는 스프링은 링에 꼭 맞습니다. 변화하는 자속은 프레임 표면을 통해 지속적으로 흐르지만 전자석에 의해 생성된 자속은 일정하게 유지됩니다. 이와 관련하여 유도된 EMF가 프레임에서 발생합니다. 교류는 또한 기존의 단상 및 3상 네트워크의 전류를 의미합니다. 이 경우 전류와 전압의 순시값은 고조파 법칙에 따라 변합니다. 교류 전류 공장 등에서 사용되는 아파트 조명 네트워크의 교류는 강제 전자기 진동에 지나지 않습니다. 이러한 전압 변동은 오실로스코프를 사용하여 쉽게 감지할 수 있습니다(그림 4.8). 산업용 교류의 표준 주파수는 50Hz입니다. 이는 1초 동안 전류가 한 방향으로 50회, 반대 방향으로 50회 흐른다는 것을 의미합니다. 전 세계 많은 국가에서 산업용 전류로 50Hz의 주파수가 허용됩니다. 미국에서는 허용되는 주파수가 60Hz입니다. 회로 끝의 전압이 고조파 법칙에 따라 변하면 도체 내부의 전계 강도도 조화롭게 변합니다. 조명 네트워크 소켓의 교류 전압은 발전소의 발전기에 의해 생성됩니다. 일정하고 균일한 자기장에서 회전하는 와이어 프레임은 교류 발전기의 가장 간단한 모델로 간주될 수 있습니다. 영역 S의 와이어 프레임을 관통하는 자기 유도 플럭스 Ф는 프레임의 법선과 자기 유도 벡터 사이의 각도 a의 코사인에 비례합니다(그림 4.9). Ф = BSCos a의 균일한 회전 프레임, 각도 a는 시간에 정비례하여 증가합니다. a = 2П nt, 여기서 n – 회전 주파수. 따라서 자기 유도의 자속은 조화롭게 변합니다. Ф = BS cos 2 П nt, 여기서 2П n은 2П s에서 자속의 진동 수입니다. 이것은 진동의 순환 주파수입니다. w=2 П n => Ф = BScoswt 전자기 유도 법칙에 따르면, 프레임의 유도 EMF는 "-" 기호로 표시된 자기 유도 자속의 변화율, 즉 시간에 따른 자기 유도 자속의 미분과 같습니다. 진동 회로가 프레임에 연결되면 프레임 회전의 각속도 w에 따라 EMF 값의 진동 주파수 w, 회로의 여러 부분의 전압 및 전류 강도가 결정됩니다. 전압이 순환 주파수에 따라 변하면 회로의 전류도 동일한 주파수로 변합니다. 그러나 전류 변동이 반드시 전압 변동과 같은 위상에 있을 필요는 없습니다. 따라서 일반적으로 현재 세기 i(현재 세기의 순간값)는 다음 공식에 의해 결정됩니다. 여기서 I m은 전류 세기의 진폭, 즉 전류 세기의 최대 절대값이고, 전류 강도와 장력의 변동 사이의 위상차(이동)입니다. 적극적인 저항. 전류 및 전압의 유효 값. 교류 전압원에 연결된 회로에서 발생하는 프로세스에 대해 더 자세히 살펴 보겠습니다. 저항을 사용한 값의 현재 강도입니다. 회로는 연결 와이어와 낮은 인덕턴스 및 높은 저항 R을 갖는 부하로 구성됩니다(그림 4.10). 지금까지 전기 저항 또는 간단히 저항이라고 부르던 이 양을 이제 능동 저항이라고 부르겠습니다. 저항 R은 이 저항을 갖는 부하가 있을 때 회로가 발전기에서 나오는 에너지를 흡수하기 때문에 활성이라고 합니다. 이 에너지는 도체의 내부 에너지로 바뀌며 가열됩니다. 회로 단자의 전압은 고조파 법칙에 따라 변한다고 가정합니다. u = U m cos w t 직류와 마찬가지로 전류의 순간값은 전압의 순간값에 정비례합니다. 따라서 전류의 순간 값을 찾으려면 옴의 법칙을 적용할 수 있습니다. 활성 저항이 있는 도체에서 전류 변동은 전압 변동과 위상이 일치하고(그림 4.1 7) 전류의 진폭은 등식에 의해 결정됩니다. 저항을 사용하여 회로에 전원을 공급합니다. 산업용 주파수(v = 50Hz)의 교류 회로에서는 전류와 전압이 상대적으로 빠르게 변합니다. 따라서 전류가 전구 필라멘트와 같은 도체를 통과할 때 방출되는 에너지의 양도 시간이 지남에 따라 급격히 변합니다. 그러나 우리는 이러한 급격한 변화를 알아차리지 못합니다. 일반적으로 우리는 여러 기간을 포함하여 장기간에 걸쳐 회로 섹션의 평균 전류 전력을 알아야 합니다. 이를 위해서는 한 기간 동안의 평균 전력을 찾는 것으로 충분합니다. 일정 기간 동안의 평균 전력에 따라 교류는 일정 기간 동안 회로에 들어가는 총 에너지의 비율로 이해됩니다. 저항 R이 있는 섹션의 DC 회로의 전력은 다음 공식에 의해 결정됩니다. P = I 2 R. (4.18) 매우 짧은 시간 동안 교류 전류는 거의 일정한 것으로 간주될 수 있습니다. 따라서 활성 저항 R이 있는 구간의 교류 회로의 순시 전력은 다음 공식에 의해 결정됩니다. P = i 2 R. (4.19) 해당 기간 동안 전력의 평균값을 구해 보겠습니다. 이를 위해 먼저 공식(4.19)을 변환하여 현재 강도를 식(4.16)으로 대체하고 수학에서 알려진 관계를 사용합니다. 평균 전력은 공식 (4.20)의 첫 번째 항과 같습니다. 전류 강도의 제곱의 평균값의 제곱근과 같은 값을 교류 강도의 유효 값이라고 합니다. 교류 강도의 유효 값은 I로 표시됩니다. 교류 강도의 유효 값은 교류와 동일한 양의 열이 도체에서 동시에 방출되는 직류의 강도와 같습니다. 교류 전압의 유효 값은 전류의 유효 값과 유사하게 결정됩니다. 공식 (4.17)의 전류 및 전압의 진폭 값을 유효 값으로 대체하면 저항이 있는 교류 회로 섹션에 대한 옴의 법칙을 얻습니다. 기계적 진동과 마찬가지로 전기 진동의 경우 일반적으로 발생합니다. 매 순간의 전류, 전압 및 기타 양의 값에는 관심이 없습니다. 진폭, 주기, 주파수, 전류 및 전압의 유효 값, 평균 전력과 같은 진동의 일반적인 특성이 중요합니다. 전류계와 교류 전압계에 의해 기록되는 전류 및 전압의 유효 값입니다. 또한, 유효값은 교류 전력 P의 평균값을 직접 결정하기 때문에 순시값보다 더 편리합니다. P: P = I 2 R = UI. AC 회로의 커패시터 직류 전류는 커패시터가 포함된 회로를 통해 흐를 수 없습니다. 실제로 이 경우 커패시터 플레이트가 유전체로 분리되어 있기 때문에 회로는 개방형으로 나타납니다. 교류는 커패시터를 포함하는 회로를 통해 흐를 수 있습니다. 이는 간단한 실험을 통해 확인할 수 있다. 직류 및 교류 전압 소스가 있고 소스 단자의 정전압은 교류 전압의 유효 값과 같습니다. 회로는 직렬로 연결된 커패시터와 백열등(그림 4.13)으로 구성됩니다. 직류 전압을 켜면(스위치를 왼쪽으로 돌리면 회로가 AA"점에 연결됨) 램프가 켜지지 않습니다. 그러나 교류 전압을 켜면(스위치를 오른쪽으로 돌리면, 회로는 BB" 지점에 연결되어 있으며, 커패시터의 커패시턴스가 충분히 크면 램프가 켜집니다. 회로가 실제로 열려 있는 경우(전하가 커패시터 판 사이를 이동할 수 없는 경우) 회로를 통해 교류 전류가 어떻게 흐를 수 있습니까? 문제는 교류 전압의 영향으로 커패시터가 주기적으로 충전 및 방전된다는 것입니다. 커패시터가 재충전될 때 회로에 흐르는 전류는 램프 필라멘트를 가열합니다. 커패시터 와이어와 플레이트의 저항을 무시할 수 있는 경우 커패시터만 포함된 회로에서 시간이 지남에 따라 전류 강도가 어떻게 변하는지 살펴보겠습니다(그림 4.14). 커패시터의 전압 시간에 따른 전하의 미분인 전류 강도는 다음과 같습니다. 따라서 전류 변동은 커패시터의 전압 변동 위상보다 앞서 있습니다(그림 4.15). I m = U m C (4.29) 전류의 진폭은 다음과 같습니다. 표기법을 도입하면 전류와 전압의 진폭 대신 유효 값을 사용하여 다음을 얻습니다. X c의 값, 역수 순환 주파수와 커패시터의 전기 용량의 곱 C를 용량이라고 합니다. 전류의 실효값은 전류와 전압이 DC 회로의 한 부분에 대한 옴의 법칙에 따라 관련되는 것과 같은 방식으로 커패시터의 전압의 실효값과 관련됩니다. 커패시터 용량이 클수록 재충전 전류가 커집니다. 이는 커패시터의 정전 용량이 증가함에 따라 램프의 백열등이 증가하는 것으로 쉽게 감지할 수 있습니다. 직류에 대한 커패시터의 저항은 무한한 반면, 교류에 대한 저항은 유한한 값 Xc를 갖습니다. 용량이 늘어나면 줄어듭니다. 또한 주파수가 증가함에 따라 감소합니다. 커패시터가 있는 회로의 저항은 순환 주파수와 전기 용량의 곱에 반비례합니다. 전류 변동은 단계적으로 전압 변동보다 앞서 있습니다. AC 회로의 인덕턴스 회로의 인덕턴스는 교류 전류의 강도에 영향을 미칩니다. 이는 간단한 실험을 통해 증명할 수 있습니다. 인덕턴스가 높은 코일과 전기 백열등으로 회로를 조립해 보겠습니다(그림 4.16). 스위치를 사용하면 이 회로를 DC 전압 소스 또는 AC 전압 소스에 연결할 수 있습니다. 이 경우 직류전압과 교류전압의 실효값은 같아야 합니다. 경험에 따르면 램프는 일정한 전압에서 더 밝게 빛납니다. 결과적으로 고려중인 회로의 교류 전류의 유효 값은 직류 전류보다 작습니다. 이 차이는 자기 유도 현상으로 설명됩니다. 전압이 빠르게 변하면 현재 강도는 일정한 전압에서 시간이 지남에 따라 획득하는 값에 도달할 시간이 없습니다. 결과적으로 교류 전류의 최대값(진폭)은 회로의 인덕턴스에 의해 제한되며 인덕턴스가 클수록 인가 전압의 주파수가 커질수록 작아집니다. 활성 저항을 무시할 수 있는 코일이 포함된 회로의 전류 세기를 결정해 보겠습니다(그림 4.17). 이를 위해 먼저 코일의 전압과 자체 유도 EMF 사이의 연결을 찾습니다. 코일 저항이 0이면 언제든지 도체 내부의 전계 강도는 0이어야 합니다. 그렇지 않으면 옴의 법칙에 따르면 현재 강도는 무한히 커질 것입니다. 각 지점에서 교류 자기장에 의해 생성된 와류 전기장의 세기가 도체에 위치한 전하에 의해 생성된 쿨롱 자기장의 세기와 크기가 같고 방향이 반대이기 때문에 자기장 세기가 0이 되는 것이 가능합니다. 소스의 단자와 회로의 전선. 동등성 = - k i로부터 소용돌이 장의 특정 작업(즉, 자기 유도 emf ei)은 쿨롱 필드의 특정 작업과 크기가 같고 부호가 반대입니다. 쿨롱 필드의 특정 작업이 코일 끝의 전압과 동일하다는 점을 고려하면 다음과 같이 쓸 수 있습니다. e і = - u. 고조파 법칙에 따라 전류가 변하는 경우: i = I m sin t 자기 유도 emf는 다음과 같습니다. ei = - Li " = - L l m cos t. u = - ei i이므로 끝의 전압 코일은 같은 것으로 밝혀졌습니다 결과적으로, 코일의 전압 진동은 전류 진동보다 위상이 앞서거나, 전류 진동은 전압 진동보다 위상이 뒤떨어집니다(그림 4.18). 코일의 전류 진폭은 다음과 같습니다. 같음: 전류 및 전압의 진폭 대신 유효 값을 사용하면 다음과 같은 결과를 얻습니다. 순환 주파수와 인덕턴스의 곱과 동일한 X L 값을 유도성 리액턴스라고 합니다. 공식(4.35)에 따르면 전류의 실효값은 직류 회로에 대한 옴의 법칙과 유사한 관계에 의해 전압의 실효값과 유도성 리액턴스와 관련됩니다. 유도 리액턴스는 주파수에 따라 달라집니다. 직류는 코일의 인덕턴스를 전혀 "알지" 못합니다. = 0에서 유도성 리액턴스는 0입니다(X L = 0). 전압 변화가 빠를수록 자기 유도 EMF는 커지고 전류 진폭은 작아집니다. 인덕터는 교류에 대한 저항을 제공합니다. 유도 저항이라고 하는 이 저항은 순환 주파수와 인덕턴스의 곱과 같습니다. 전압 변동으로 인한 위상 인덕턴스 지연이 있는 회로의 전류 변동
전류는 시간이 지남에 따라 변하여 매 순간 회로의 각 지점에서 동일할 수 있습니까? 전류, 즉 전하의 방향 이동은 전기장에 의해 발생합니다. 따라서 회로 t의 전류 설정 시간은 전파 속도에 의해서만 결정됩니다. 전기장즉, 빛의 속도(L은 회로의 길이): t = L/c 이 시간은 전기장의 특성 변화 시간(전류원의 전압)과 비교되어야 합니다. 주기적 e의 경우. d.s. 이번에는 단순히 e의 전압 변동 기간입니다. d.s. T. 예를 들어, 우리의 전기 네트워크전압(및 전류)은 50Hz의 주파수, 즉 초당 50회 진동합니다. 진동 주기는 T = 0.02초입니다. 회로의 길이를 L = 100m로 설정하면 t / T 비율은 약 10 -5가 됩니다. 이는 교류 회로에 직류 법칙을 사용할 경우 발생하는 매우 작은 상대 오차입니다. . 관계 t가 만족되는 회로의 교류<
교류는 고조파(정현파) 법칙에 따라 시간이 지남에 따라 변하는 전류입니다. I = I 0 ·sin(Ω t+ ψ), 진동의 진폭 진동의 주파수 진동의 위상 푸리에 정리에 따르면 모든 진동은 조화 진동의 합으로 표현될 수 있습니다. 따라서 정현파 또는 고조파 진동은 가장 중요하고 가장 간단한 진동 유형입니다.
교류 회로의 저항 외부 회로의 인덕턴스와 커패시턴스는 무시할 수 있을 정도로 작습니다. 초기 위상을 ψ = 0이라고 가정합니다. 저항을 통과하는 전류는 법칙에 따라 변경됩니다. I = I 0 · sin (Ω t + ψ) 회로 a에 대한 옴의 법칙에 따르면 Rδ: U = I · R = I 0 · R · 죄 Ω t. 따라서 회로 구간 양단의 전압도 정현파 법칙에 따라 변화하며, 전류 I의 변동과 전압 U의 변동 사이의 위상차는 0입니다. U의 최대값은 다음과 같습니다. UU 00 R R = I= I 00 ·R·R 교류의 낮은 주파수에서 도체의 활성 저항은 주파수에 의존하지 않으며 실질적으로 직류 회로의 전기 저항과 일치합니다.
결과적으로 활성 저항이 있는 도체에서 위상의 전류 변동은 전압 변동과 일치하며 전류 진폭은 전압 진폭을 저항으로 나눈 값과 같습니다.
교류 회로의 전압 변동 진폭은 벡터 다이어그램 방법을 사용하여 개별 요소의 전압 진폭 값을 통해 표현할 수 있습니다. 전류 변동을 나타내는 벡터가 이 축을 따르도록 다이어그램의 x축을 선택하겠습니다. 다음에서는 이를 현재 축이라고 부르겠습니다. 벡터 다이어그램 방법 I 0 저항기 양단의 전압 진동과 전류 진동 사이의 각도 ψ가 0이므로 저항 R 양단의 전압 진동을 나타내는 벡터는 전류 축을 따라 향하게 됩니다. 그 길이는 I 0 · R과 같습니다.
교류 회로의 커패시터 커패시터를 사용하여 교류 전기 회로에서 발생하는 프로세스를 고려해 보겠습니다. 커패시턴스에 전압을 가해 보겠습니다. 회로의 인덕턴스와 전선의 저항은 무시하므로 커패시터의 전압은 외부 전압과 동일한 것으로 간주할 수 있습니다. Ø A - Ø B = U = q/C, 그러나 I = dq/dt, 따라서 dt. Iq I = I 0 · sin Ω t 전류는 법칙에 따라 변하며, 여기서 00 0 cossin qt입니다. 나는 dtt. Iq 적분 상수 q 0은 전류 변동과 관련되지 않은 임의의 전하를 나타내므로 q 0 =
) 2 sin(cos 000 t C I U그러면 교류 회로의 커패시터 판의 전압 변동은 전류 변동보다 위상이 π/2만큼 뒤떨어집니다(또는 전류 변동이 위상 전압 변동을 π/2만큼 리드함). 이는 다음을 의미합니다. 커패시터가 충전되기 시작하는 순간 전류는 최대이고 전압은 0입니다. 전압이 최대에 도달하면 전류가 0이 됩니다. 이것의 물리적 의미는 다음과 같습니다. 커패시터에는 회로의 전류 흐름으로 인해 전하가 발생해야 합니다. 따라서 전압은 전류보다 뒤떨어집니다.
전류 변동의 진폭에 대한 커패시터의 전압 변동 진폭의 비율을 커패시터의 용량성 리액턴스(XC로 표시): 값이라고 합니다. C IU 1 00 이며 옴의 법칙에 따라 U = I · R C XC 1 은 회로부의 저항 역할을 하는데 이를 정전용량(capacitance)의 겉보기 저항이라고 합니다. 벡터 다이어그램
교류 회로의 인덕턴스 저항과 커패시턴스를 무시할 수 있는 인덕턴스 L 코일의 끝에 전압을 가한다고 가정합니다. 전류 전달 회로의 인덕턴스는 회로를 통해 흐르는 전류와 결과적인 자속 사이의 비례 계수입니다. 인덕턴스 L은 회로의 모양과 크기, 매체의 특성 Ф = L · I에 따라 달라집니다. 인덕터에 교류가 있으면 자기 유도 EMF가 발생합니다. 옴의 법칙 방정식. 다음과 같이 작성됩니다: U = I · R – =0 ILF
) 2 sin(cos]sin= π 그 합은 0이고 활성 저항에 걸친 전압 진동만 남습니다. 기존 발진 회로의 품질 계수가 1보다 크기 때문에 전압 진폭 U o. L 및 U o. C 회로 U o 끝의 전압 진폭보다 큽니다.
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