Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Гомонова А.И. -> "Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика " -> 71

Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.

Гомонова А.И., Драбович К.Н., Макаров В.А., Никитин С.Ю., Полякова М.С. Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика — МГУ, 2001. — 307 c.
Скачать (прямая ссылка): podgotovkakvstupitelexzamenam2001.pdf
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 98 >> Следующая

называется повышающим. В противном случае трансформатор называется
понижающим. Так как при преобразовании переменного тока трансформатором
мощность тока почти не меняется, произведение силы тока на напряжение
одинаково для обеих обмоток: /,?/, = /,(У, . Отсюда следует, что
210
Электромагнитные колебания и волны
/,//2 =N2/Ni .
Передача электрической энергии. Передача электрической энергии на
расстояние сопряжена с потерей энергии в проводах, по
которым течет ток. Мощность потерь есть I2R , где - I сила тока, R -
сопротивление провода. Для уменьшения мощности потерь необходимо
уменьшать величину силы тока в проводе I (так как возможности уменьшения
сопротивления проводов R пока ограничены). При этом для сохранения
величины полезной мощности передаваемого тока, равной произведению тока
на напряжение, IU необходимо повышать напряжение U. Поэтому на практике
при необходимости передать электроэнергию на большое расстояние поступают
следующим образом. Сначала повышают напряжение переменного тока с помощью
повышающего трансформатора (до напряжений в десятки - сотни киловольт),
затем передают ток по линии электропередачи, а затем понижают напряжение
с помощью понижающего трансформатора.
Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре.
Колебательный контур представляет собой электрическую цепь, состоящую из
конденсатора и катушки индуктивности, соединенных между собой (рис.
3.5.3). Если зарядить конденсатор, а затем замкнуть его на катушку
индуктивности, то через нее потечет ток. Ток в катушке вызовет появление
магнитного поля и магнитного потока через витки катушки. В момент, когда
конденсатор полностью разрядится и напряжение на нем станет равным нулю,
ток в катушке достигнет максимума. Затем сила тока начнет уменьшаться.
Это вызовет изменение магнитного потока через витки катушки и, как
следствие, электродвижущую силу в контуре, которая будет стремиться
поддержать убывающий ток. В итоге ток будет еще некоторое время течь в
прежнем направлении, что приведет к зарядке конденсатора. В момент
прекращения тока конденсатор снова окажется заряженным (с полярностью,
обратной по отношению к первоначальной). После этого ток потечет в
противоположном направ-
Определения, понятия и законы
211
лении, и весь процесс повторится снова.
Превращение энергии в колебательном контуре. Энергия в контуре
периодически меняет свою форму, превращаясь из энергии заряженного
конденсатора (энергия электрического поля) в энергию катушки с током
(энергия магнитного поля) и наоборот. Превращение энергии в контуре
аналогично превращению энергии при колебаниях маятника, когда энергия
периодически превращается из потенциальной в кинетическую и обратно.
Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре, и его решение.
Формула Томсона для периода колебаний. Свободные колебания в контуре
описываются уравнением
где q - заряд конденсатора, С - емкость конденсатора, L ~ индуктивность
катушки, q - вторая производная заряда конденсатора по времени. Решение
этого уравнения имеет вид:
Здесь Q ~ амплитудное значение заряда (т.е. максимальная величина заряда
на конденсаторе), ф0 - начальная фаза колебаний,
Значения Q и ф" определяются начальными условиями. В частности, при
отсутствии тока в катушке в момент подключения к ней заряженного
конденсатора ф0 = 0, a Q равно начальному заряду конденсатора.
Ток в контуре равен производной заряда по времени:
(3.5.8)
<7(r) = ??cos(co0r + v0)
(3.5.9)
со0 =1/71С - круговая частота. Период свободных колебаний в контуре
выражается формулой Томсона
Т = 2пЛС ,
(3.5.10)
I = q=-Q<aо sin(co0f+ Ф0) ~~h sin(<v + q>0) ,
(3.5.11)
212
Электромагнитные колебания и волны
где /" =
- амплитуда напряже-
ния.
Затухающие электромагнитные колебания. Наличие сопротивления
соединительных проводов и катушки в реальном контуре приводит к тому, что
свободные электромагнитные колебания постепенно затухают. При этом
энергия колебаний переходит в тепловую энергию, вызывая нагрев проводов и
катушки.
Вынужденные колебания в электрических цепях. Переменный электрический ток
в промышленных и бытовых электрических цепях является результатом
возбуждения в них вынужденных электромагнитных колебаний под действием
периодически изменяющейся ЭДС. В общем случае цепь переменного тока можно
рассматривать как колебательный контур, к которому приложена внешняя
синусоидальная ЭДС. Колебания тока и напряжения в такой цепи происходят
на частоте со внешней ЭДС.
Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи гармонического
тока. Пусть замкнутая электрическая цепь (рис.
3.5.4) содержит резистор, конденсатор, катушку индуктивности и
где /0 - амплитуда переменного тока, а ср - сдвиг по фазе меж-
ду колебаниями тока в цепи и ЭДС.
Напряжения на отдельных элементах цепи и токи, протекающие в них,
колеблются с одинаковой частотой, хотя могут быть сдвинуты по фазе (рис.
3.5.5).
Отношение амплитуды колебаний напряжения к амплитуде колебаний тока на
Предыдущая << 1 .. 65 66 67 68 69 70 < 71 > 72 73 74 75 76 77 .. 98 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed