Elektřina a magnetismus

Elektřina a magnetismus
Sekce fyziky pokrývající znalosti statické elektřiny, elektrických proudů a magnetických jevů.
ELEKTROSTATIKA
Elektrostatika řeší jevy spojené s odpočinkem elektrických poplatků. Přítomnost sil působící mezi těmito poplatky byla zaznamenána v době homer. Slovo "elektřina" pochází z řeckého elektronu (Amber), protože s tímto materiálem jsou spojeny první třením třením třením tření. V roce 1733 SH. Dufe (1698-1739) zjistil, že existují elektrické náboje dvou typů. Poplatky stejného typu jsou tvořeny na přepětí, pokud ji otřela s vlněnou hadříkem, obvinění jiného typu - na sklo, pokud ho otřete hedvábím. Stejné poplatky jsou odrazeny, různé - přitahují. Poplatky různých typů, připojení, se neutralizují. V roce 1750 B. Franklin (1706-1790) vyvinul teorii elektrických jevů založených na předpokladu, že všechny materiály obsahují určitý druh "elektrické kapaliny". On věřil, že s třením dvou materiálů se část této elektrické tekutiny pohybuje z jednoho z nich do druhé (zatímco celkové množství elektrické tekutiny je uloženo). Přebytek elektrické tekutiny v těle ho informuje náboj jednoho typu a jeho nevýhodu se projevuje jako přítomnost náboje jiného typu. Franklin se rozhodl, že při tření surguche má vlna vlna určité množství elektrické tekutiny. Proto zavolal poplatek za surguche negativní. Pohledy na Franklin jsou velmi blízko k moderním myšlenkám, podle kterého je elektrifikace třením způsobena tokem elektronů z jedné z hnacích těl do druhé. Ale protože ve skutečnosti, elektrony proudí z vlny na surgasch, přebytek nastává v chirurgiu, a ne nedostatek této elektrické tekutiny, která je nyní identifikována elektrony. Ve Franklinu neexistoval žádný způsob, jak zjistit, ve kterém směru proudí elektrické tekutiny, a my jsme povinni jeho neúspěšnou volbou skutečností, že poplatky za elektronů se ukázaly jako "negativní". Ačkoli takový nápisový znak způsobuje určitý zmatek ve studiu subjektu, tato konvenční je příliš pevně zakořeněna v literatuře, aby bylo možné hovořit o změně nápisu podepsat v elektronu po jeho vlastnostech již byly dobře studovány. Použití výškových tweeterů vyvinutých společností G. Cavendish (1731-1810), v roce 1785 SH. Cylon (1736-1806) ukázal, že síla působící mezi dvěma bodovými elektrickými poplatky je úměrná produktu hodnot těchto nábojů a je nepřímo úměrné čtverci vzdálenosti mezi nimi, a to:

Kde f je síla, s níž poplatek Q odpuzuje poplatek stejného znaku Qў a R je vzdálenost mezi nimi. Pokud jsou známky obvinění naproti, síla F je negativní a poplatky nejsou odpuzovány, ale přitahují se. Koeficient proporcionality K závisí na tom, které jednotky jsou měřeny F, R, Q a Q. "
Jednotky měření nabíjení zpočátku neexistovaly, ale zákon Coulonu umožňuje zavést takovou jednotku. Tato jednotka měření elektrického náboje je přiřazeno název "přívěsek" a zkrácené označení cl. Jeden přívěsek (1 CL) je náboj, který zůstává na počátku elektricky neutrálního tělesa po odstranění 6 242 * 1018 elektronů z něj. Pokud ve vzorci (1) z poplatků Q a Q "jsou vyjádřeny v Coulons, F - v Newton a R - v metrech, pak K" 8,9876 * 10 9 H * m2 / Cl2, tj. Přibližně 9 * 10 9n * m2 / Cl2. Obvykle místo k používejte konstantu E0 \u003d 1 / 4PK. Ačkoli výraz pro zákon o culonu je mírně komplikovaná, to nám umožňuje, abychom mohli dělat bez 4P násobitel v jiných vzorcích, které jsou používány častěji než zákon o culonu.
Elektrostatické stroje a Leiden Bank. Stroj pro získání statického náboje velké velikosti třením vynalezl přibližně 1660 O. Herica (1602-1686), který popsal své nové experimenty na prázdném prostoru (de vakuo spatio, 1672). Dále se objevily další možnosti pro takové auto. V roce 1745, E. Kleist od Cammin a bez ohledu na něj, P. Muschenbruck z Leiden zjistil, že skleněný zadek, který byl stanoven zevnitř i vně vodivého materiálu, může být použito k hromadění a skladování elektrického náboje. Skleněné sklenice vyložené z vnitřní i vnější cínové fólie jsou tzv. Leiden Banks - byly první elektrické kondenzátory. Franklin ukázal, že při nabíjení Leidenovy banky získává vnější povlak plechové fólie (venkovní) náboj na jeden znak, a vnitřní výskyt se rovná hodnotě opačného znaménka. Pokud jsou obě nabité desky znázorněny v kontaktu nebo propojené vodičem, poplatky zcela zmizí, což indikuje jejich vzájemnou neutralizaci. Zde vyplývá, že poplatky jsou volně pohybovány podél kovu, ale nemohou se pohybovat po sklo. Materiály typu Materiály pro náboje se pohybují volně, byly pojmenovány dráty a materiály typu skla, přes které nabíjí poplatky, jsou izolátory (dielektriky).
Dielektriky. Perfektní dielektrika je materiál, jejichž vnitřní elektrické náboje jsou spojeny tak pevně, že není schopen provádět elektrický proud. Proto může sloužit jako dobrý izolátor. I když neexistují ideální dielektrika v přírodě, vodivost mnoha izolačních materiálů při teplotě místnosti nepřesahuje 10-23 vodivost mědi; V mnoha případech může být taková vodivost považována za rovnou nule.
Podmínky. Křišťálová struktura a distribuce elektronů v pevných vodičích a dielektrikum jsou podobné. Hlavní rozdíl spočívá v tom, že v dielektrickém se všechny elektrony pevně souvisí s odpovídajícími jádry, zatímco v vodiči jsou elektrony, které jsou ve vnějším plášti atomů, které se mohou volně pohybovat na krystalu. Takové elektrony se nazývají volné elektrony nebo vedení elektronů, protože jsou napájení. Počet vodivosti elektronů na atom styku závisí na elektronové struktuře atomů a stupně poruchy vnějších elektronických mušlí atomu sousedů podél krystalové mřížky. Na prvcích první skupiny periodického systému prvků (lithium, sodík, draslík, mědi, rubidium, stříbro, cesium a zlato) jsou naplněny vnitřními elektronickými skořepinami zcela a ve vnějším pláštěm je jeden elektron. Experiment potvrdil, že tyto kovy mají jeden atom, počet vodivosti elektronů přibližně rovnající se. Pro většinu kovů se však pro většinu kovů vyznačují průměrnými frakčními hodnotami počtu elektronů vodivosti na jeden atom. Například přechodové prvky - nikl, kobalt, palladium, rhenium a většina jejich slitin - počet vodivosti elektronů na atom je přibližně 0,6. Počet současných nosičů v polovodičů je mnohem menší. Například v Německu při teplotě místnosti je asi 10-9. Extrémně malý počet médií v polovodičů vede k vzniku mnoha zajímavých vlastností.
Viz pevná fyzika;
Polovodičová elektronická zařízení;
Tranzistor. Tepelné výkyvy krystalové mřížky v kovu podporují konstantní pohyb elektronů vodivosti, jejichž rychlost při teplotě místnosti dosáhne 106 m / s. Vzhledem k tomu, že je to chaoticky, nevede k elektrickému proudu. Když se elektrické pole překrývá, objeví se malé běžné drift. Tento drift volných elektronů v průzkumníku je elektrický proud. Vzhledem k tomu, že elektrony jsou účtovány negativní, proudový směr je opačný ke směru jejich driftu.
Potenciální rozdíl. Chcete-li popsat vlastnosti kondenzátoru, je nutné zavést koncepci potenciálního rozdílu. Pokud existuje kladný náboj na jednom kondenzátoru, a na druhé straně je negativní nabití stejné hodnoty, poté pro přenos dodatečné části kladného náboje s negativním připojením k pozitivnímu, je nutné pracovat proti síly přitažlivosti z negativních obvinění a odpojení pozitivního. Potenciální rozdíl mezi deskami je definován jako poměr práce na přenosu zkušebního náboje na velikost tohoto náboje; Předpokládá se, že zkušební poplatek je podstatně nižší než poplatek, který byl původně na každém z desek. Několik modifikovaných formulace, je možné určit rozdíl mezi dvěma body, které mohou být kdekoli: na drátu s proudem, na různých kondenzátorových deskách nebo jednoduše ve vesmíru. Tato definice je taková: potenciální rozdíl mezi oběma místy prostoru se rovná poměru operace vynaložené na pohyb zkušebního náboje od bodu s nižším potenciálem k bodu s vyšším potenciálem, na hodnotu procesu nabít. Znovu se předpokládá, že testovací poplatek je dostatečně malý a neporušuje distribuci poplatků, vytváří měřitelný potenciální rozdíl. Potenciální rozdíl V se měří ve voltech (b) za předpokladu, že w práce je vyjádřena v joulech (j) a testovací náboj q je v coulons (CL).
Kapacita. Kapacita kondenzátoru se rovná poměru absolutní hodnoty náboje na kterékoli ze svých dvou desek (připomínáme, že jejich poplatky se liší pouze k obeznámení s možným rozdílem mezi talíři:

Kapacita C je měřena v mateřštých (F), pokud je Q vyslovován v coulutech (CL) a potenciální rozdíl je ve voltě (b). Dva právě zmíněné jednotky měření, voltů a Farad jsou pojmenovány tak na počest vědců A. Vole a M. Faradey. Faraday se ukázalo být tak velký, že kapacita většiny kondenzátorů je vyjádřena v mikroprocemi (10 -6 φ) nebo picofarád (10 -12 f).
Elektrické pole. V blízkosti elektrických poplatků je elektrické pole, jejíž hodnota, jejíž v tomto bodě se rovná definici, poměr síly působící na bodový testový náboj, který je v tomto bodě na hodnotu zkušebního náboje, za předpokladu, že Zkouška je dostatečně malá a nezmění distribuci poplatků vytváření pole. Podle této definice je napájení F a pevnost elektrického pole E připojeny poměrem

Faraday představil myšlenku elektrických vedení elektrického pole začínající pozitivním a koncem negativních poplatků. V tomto případě je hustota (hustota) elektrických vedení úměrná pevnosti pole a směru směru v tomto bodě se shoduje se směrem tečny k elektrické vedení. Později, K. Gauss (1777-1855) potvrdil platnost tohoto odhadu. Na základě reverzních čtverců stanovených přívěskem (1), to matematicky přísně ukázalo, že elektrické vedení, pokud je staví v souladu s názory na Faraday, jsou nepřetržitě všude v prázdném prostoru, počínaje pozitivním poplatkům a končícím negativním . Toto zobecnění obdržel název věty Gauss. Pokud celkový počet elektrických vedení přicházející z každého nabití Q je Q / E0 Q / E0, pak hustota řádků v libovolném bodě (tj. Poměr počtu řádků přes imaginární malý dimenzovaný podložku umístěný v tomto bodě kolmé k do oblasti tohoto místa) se rovná velikosti pevnosti elektrického pole v tomto bodě, vyjádřené buď v N / Cl, nebo v per / m. Nejjednodušší kondenzátor je dvě paralelní vodivé desky umístěné blízko sebe. Při nabíjení kondenzátoru získávají talíře stejné, ale naproti nápisu nápisu, rovnoměrně distribuovány přes každé z desek, s výjimkou okrajů. Podle věty Gaussu je síla pole mezi těmito deskami konstantní a je rovna E \u003d Q / E0A, kde Q je náboj na pozitivně nabité desce a plochu desky. Vzhledem k určení rozdílu v potenciálech, máme v \u003d ed, kde D je vzdálenost mezi deskami. Tak, v \u003d qd / e0a a nádoba takového rovinného paralelního kondenzátoru se rovná:

Kde C je vyjádřen ve fragandech a a D, v m2 a m.
DC
V roce 1780 L. Galvani (1737-1798) si všiml, že náboj milovaný z elektrostatického stroje k tlapce mrtvé žáby způsobí, že tlapka prudce přetáhne. Kromě toho, tlapky žáby, fixované nad železnou deskou na mosazném drátu zavedené do své míchy, trhly, kdykoliv se dotkli desky. Galvani to správně vysvětlil tím, že elektrické náboje, procházející nervózní vlákna, aby svaly žáby se smršťují. Tento pohyb pohybu se nazývá galvanicky. Po experimentech prováděných elektroplatím, volta (1745-1827) vynalezl takzvané volty pilíře - galvanická baterie z několika postupně připojených elektrochemických prvků. Jeho baterie se skládala z střídavého mědi a zinečnatých kruhů oddělených mokrým papírem a nechá se pozorovat stejné jevy jako elektrostatický stroj. Opakující se experimenty Volty, Nikolson a Karlal v roce 1800 zjistil, že je možné aplikovat měď z roztoku síranu mědi na měděný vodič. W. Vollarston (1766-1828) získal stejné výsledky s pomocí elektrostatického stroje. M. Faraday (1791-1867) ukázal v roce 1833, že hmotnost prvku získané elektrolýzou vyrobenou těmito množstvím náboje je úměrná své atomové hmoty dělené valencí. Toto ustanovení je nyní nazývá zákon Faraday pro elektrolýzu. Vzhledem k tomu, že elektrický proud je přenos elektrických nábojů, přirozeně určují proudovou jednotku síly jako náboj v Coulons, který probíhá každou sekundu tímto webem. Síla současného 1 buňky byla pojmenována ampér na počest A. Ampere (1775-1836), která otevřela mnoho důležitých účinků spojených s účinkem elektrického proudu. Ohm zákon, odpor a odpor. V roce 1826, OM (1787-1854) oznámil nový otvor: proud v kovovém vodiči, když je zaveden do řetězce každé další části sloupku Vollov se zvýší o stejnou velikost. Bylo generalizováno ve formě zákona Ohm. Vzhledem k tomu, že potenciální rozdíl vytvořený voltovým příspěvkem je úměrný počtu inclusivních sekcí, tento zákon tvrdí, že rozdíl v potenciálech V mezi dvěma body vodiče, dělený proudem I v dirigentu, je konstantní a nezávislý na V nebo I. Atrakce

Nazývá se odpor vodiče na spiknutí mezi oběma body. Odpor se měří v OMAH (OM), pokud je potenciální rozdíl V exprimován ve voltech a proud I je v Amperes. Odolnost kovového vodiče je úměrná své délce L a inverzně v poměru k oblasti a jeho průřezu. Zůstává konstantní, zatímco jeho teplota je konstantní. Obvykle jsou tato ustanovení vyjádřena vzorcem

Kde R je rezistivnější (OMHM), v závislosti na materiálu vodiče a její teploty. Teplotní koeficient odporu je definován jako relativní změna hodnoty r, když se teplota změní o jeden stupeň. Tabulka ukazuje hodnoty odporových a teplotních koeficientů odolnosti některých obvyklých materiálů, měřených při teplotě místnosti. Specifické impedance čistých kovů jsou obvykle nižší než u slitin a teplotní koeficienty jsou vyšší. Odolnost dielektriků, zejména síry a slídy, mnohem vyšší než kovy; Poměr dosáhne hodnoty 1023. Teplotní koeficienty dielektrika a polovodičů jsou negativní a mají relativně velké hodnoty.
Tepelný účinek elektrického proudu. Tepelný účinek elektrického proudu byl poprvé pozorován v roce 1801, kdy byl proud schopen roztavit různé kovy. První průmyslové užívání tohoto jevu se týká 1808, když byl navržen elektronický prášek. První uhelný oblouk, určený pro vytápění a osvětlení, byl vystaven v Paříži v roce 1802. na póly sloupku Voltov, který počítal 120 prvků, připojených elektrod z dřevěného uhlí, a když byly oba uhelné elektrody uvedeny do kontaktu, a pak rozvedené, "Šumivé vybití výlučného jasu." Zkoumání tepelného účinku elektrického proudu J. Joule (1818-1889) provedl experiment, který selhal pevnou základnu podle zákona o zachování energie. Joule poprvé ukázala, že chemická energie, která je vynaložena na udržování v proudovém vodiči, je přibližně rovnající se množství tepla, které se uvolňuje v vodiči během proudu průchodu. Zjistil také, že teplo uvolněné v vodiči je úměrné čtverci pro aktuální sílu. Toto pozorování je v souladu s oběma zákony OHM (V \u003d IR) a stanovení potenciálního rozdílu (v \u003d w / q). V případě stejnosměrného proudu, během t t do vodiče, poplatek Q \u003d to prochází. Proto je elektrická energie, která se změnila v vodič na teplo, rovná:

Tato energie se nazývá tmel teplo a je vyjádřena v Joules (J), pokud je proud i vyjádřen v Amperes, R - v OMAH a T - v sekundách. Elektrické zdroje pro DC obvody. Když nastane konstantní elektrický proud obvod, existuje stejně konstantní transformace elektrické energie do tepla. Pro udržení proudu je nutné, aby elektrická energie byla vyrobena v některých částech řetězu. Volt Pilíř a jiné chemické proudové zdroje přeměňují chemickou energii do elektrického. V následujících sekcích jsou také diskutovány další zařízení produkující elektrickou energii. Všechny z nich působí jako elektrické "čerpadla" pohybující se elektrické náboje proti působení síly proudí stálým elektrickým polem. Důležitým parametrem současného zdroje je elektromotorická síla (EMF). EMF současného zdroje je definován jako potenciální rozdíl v jeho svorkách v nepřítomnosti proudu (s otevřeným externím řetězcem) a je měřena ve voltech.
Termoelektrikou. V roce 1822, T. Seebek zjistil, že v řetězci složený ze dvou různých kovů se proud vyskytuje, pokud je jeden bod jejich spojení horké. Takový řetěz se nazývá termohorem. V roce 1834, J. Peltier zjistil, že když proud prochází spinem dvou kovů v jednom směru, teplo je absorbováno, a v druhé - je přiděleno. Velikost tohoto reverzibilního efektu závisí na pádu materiálů a její teplotě. Každý hrot termohorem má EMF EJ \u003d WJ / Q, kde WJ je tepelná energie, která se otočí v elektrickém směru pohybu náboje Q, nebo elektrickou energii, která se změní na teplo, když se náboj pohybuje v jiném směru. Tyto EDC jsou opačné ke směru, ale obvykle nejsou stejné, pokud se teplota voličů liší. W. Thomson (1824-1907) zjistil, že úplný EMF termoelementu není složen ze dvou, ale ze čtyř EDS. Kromě EMF vznikající v lázních, existují dva další EMFS způsobené poklesem teploty na vodiče tvořící termoelement. Dostali jméno Eds Thomson.
Účinky Seebeek a Peltier. Termoelement je "termální stroj", v určitém postoji podobném aktuálním generátoru, citovaná parní turbína, ale bez pohyblivých částí. Stejně jako turbogenerátor, to změní teplo do elektřiny, který je vybrat z "ohřívače" s vyšší teplotou a podílem této části tohoto tepla "chladničky" s nižší teplotou. V termoelementu působící jako termální stroj, "topení" je v horkých lázních, a "chladnička" je zima. Skutečnost, že teplo se snížitou teplotou se ztratí, omezuje teoretickou účinnost transformace tepelné energie v elektrické hodnotě (T1-T2) / t1, kde T1 a T2 jsou absolutní teploty "ohřívače" a "chladničky". Dodatečný pokles účinnosti termoelementu je způsoben tepelným ztrátám v důsledku přenosu tepla z "topného tělesa" k "chladničce".
Vidět teplo; Termodynamika. Tepelná přeměna na elektrickou energii, která se vyskytuje v termoelementu, obvykle se nazývá efekt Seebeck. Tepelné prvky zvané termočlánky se používají k měření teploty, zejména v těžkých místech. Pokud je jedna tlapka v řízeném bodě, a druhá při teplotě místnosti, která je známa, termokruh slouží jako měřítko teploty v řízeném bodě. Velké úspěchy jsou dosaženy v oblasti termoelvencí k přímé transformaci tepla na elektřinu v průmyslovém měřítku. Pokud přes termoelement přeskočí proud z externího zdroje, pak bude studený spay absorbovat teplo a horké - přidělit. Takový fenomén se nazývá peltier efektu. Tento účinek lze použít buď pro chlazení studenými lázněmi nebo pro vytápění s horkou spay. Tepelná energie, zvýrazněná horkým třením, je více než celkové množství tepla dodávaného do studených lázní, hodnotou odpovídající elektrické energie. Hot Spay tedy zdůrazňuje více tepla, než by odpovídalo celkovému množství elektrické energie dodané do zařízení. V zásadě velký počet postupně propojených termoelvencí, z nichž studené spahy jsou odvozeny směrem ven, a horké pokoje jsou uvnitř místnosti, mohou být použity jako tepelné čerpadlo čerpání tepla z nižší teplotní oblasti na vyšší teplotní oblasti. Teoreticky, zisky v tepelné energii ve srovnání s náklady na elektrickou energii mohou být T1 / (T1 - T2). Bohužel, pro většinu materiálů, účinek je tak malý, že v praxi by bylo příliš mnoho termoelvic. Kromě toho použitelnost peltierového účinku poněkud omezuje přenos tepla z horkých lázní do studené v důsledku tepelné vodivosti v případě kovových materiálů. Studie polovodičů vedly k vytvoření materiálů s dostatečně velkými účinky peltier pro řadu praktických aplikací. Peltier efektu ukazuje, že je to zvláště cenné, pokud je to nutné, chlazení těžko dostupných oblastí, kde nejsou vhodné běžné způsoby chlazení. S pomocí těchto zařízení jsou zařízení chlazena, například přístroje v kosmické lodi.
Elektrochemické účinky. V roce 1842, Helmholtz ukázal, že ve zdroje typu Typtovova sloupku se chemická energie změní na elektrický a v procesu elektrolýzy se elektrická energie promění v chemické látky. Chemické zdroje proudového typu suchých prvků (běžných baterií) a baterie byly extrémně praktické. Při nabíjení baterie s elektrickým proudem optimální hodnoty, většina elektrická energie hlášená na to, aby se změnna na chemickou energii, kterou lze použít, když je baterie vypouštěna. A při nabíjení, a když je baterie vybitá, část energie je ztracena ve formě tepla; Tyto tepelné ztráty jsou způsobeny vnitřním odporem baterie. EMF takového proudu zdroje se rovná potenciálnímu rozdílu na svorkách pod otevřeným obvodem, když není na vnitřním odporu žádné napětí IR napětí.
DC obvody. Chcete-li vypočítat stejnosměrný výkon v jednoduchém řetězci, můžete použít zákon otevřený Ohom, když je studován sloupec Voltov:

Kde R je odolnost řetězce a V - EDC zdroj. Pokud několik rezistorů s odpory R1, R2 atd. Připojit konzistentně, pak v každém z nich se proud I stejný a celkový rozdíl rozdíl rovná součtu jednotlivých potenciálních rozdílů (obr. 1, A). Společný odpor může být definován jako odpor sériového připojení RS skupiny rezistory. Rozdíl potenciálů na této skupině je stejný

Proto,

Pokud jsou rezistory připojeny paralelně, potenciální rozdíl ve skupině se shoduje s rozdílu v potenciálech na každém jednotlivém odporu (obr. 1, b). Úplný proud prostřednictvím skupiny odporů se rovná součtu proudů prostřednictvím jednotlivých odporů, tj.

Od I1 \u003d V / R1, I2 \u003d V / R2, I3 \u003d V / R3 atd., Odolnost paralelního připojení skupiny RP je stanovena poměrem

Kde následuje

Při řešení problémů s DC obvody jakéhokoliv typu musíte nejprve zjednodušit úlohu pomocí vztahů (9) a (10).

Zákony Kirchhoffu. Kirchhof (1824-1887) zkoumal podrobně OHM zákon a vyvinul obecný způsob výpočtu konstantních proudů v elektrických obvodech, včetně obsahujících několik zdrojů EDC. Tato metoda je založena na dvou pravidlech zvaných Kirchhoffových zákonů: 1. Algebraický součet všech proudů v každém uzlu obvodu je nula. 2. Algebraický součet všech IR potenciálních rozdílů v jakékoliv uzavřené smyčce se rovná algebraickým množstvím všech EDS v tomto uzavřeném okruhu. Tyto dva zákony jsou dostačující k vyřešení jakéhokoliv problému spojeného s DC řetězci.
viz také
Baterie;
Elektrické řetězy.
Magnetostatika
Magnetostatika se zabývala silami vznikajícími mezi těly s konstantní magnetizací. Vlastnosti přírodních magnetů jsou hlášeny v spisech Falez Miletsky (cca 600 př.nl) a PLATO (427-347 př.nl). Slovo "magnet" vzniklo v důsledku skutečnosti, že přírodní magnety byly objeveny Řeky v Magnesii (Fessels). Do 11 c. Zpráva čínského Shen Qua a Chu Yu na výrobě kompasů z přírodních magnetů a jejich použití v navigaci. Pokud je na ose vyvážena dlouhá jehla přirozeného magnetu, což umožňuje volně otáčet v horizontální rovině, pak se vždy směřuje do jednoho konce na sever, a druhý je na jih. Umístění konce směřující na sever, můžete použít takový kompas pro určení směru. Magnetické účinky byly soustředěny v takové jehlu, a proto se nazývají sloupy (respektive severní a jih). Psaní W. Hilbert o magnetu (De Mighee, 1600) byl prvním pokusem studovat magnetické jevy z hlediska vědy. V této práci byly shromážděny informace o elektřině a magnetismu, stejně jako výsledky autora vlastní experimenty. Tyče ze železa, oceli a některé další materiály jsou magnetizovány při kontaktu přírodních magnetů a jejich schopnost přilákat malé kousky železa, jako v přírodních magnetech, obvykle se projevují v blízkosti póly umístěných na koncích tyčí. Stejně jako elektrické náboje, póly jsou dva typy. Stejné póly jsou vzájemně odpuzovány a protiklady jsou přitahovány. Každý magnet má dva identické póly opačného znamení. Na rozdíl od elektrických nábojů, které mohou být od sebe odděleny, byly dvojice pólů neoddělitelné. Pokud je magnetizovaná tyč úhledně řezána uprostřed mezi póly, pak se objevují dvě nové póly stejné pevnosti. Vzhledem k tomu, že elektrické náboje neovlivňují magnetické póly a naopak, elektrické a magnetické jevy po dlouhou dobu byly považovány za zcela odlišné v přírodě. Přívěsek stanovil zákon pro síly přitažlivosti a odpuzování pólů, využívajících závaží podobné těm, které aplikoval, zjistil, že zákon pro síly působící mezi dvěma bodovými poplatky. Ukázalo se, že síla působící mezi bodovými póly je úměrná jejich "velikosti" a nepřímo úměrné čtverce vzdálenosti mezi nimi. Tento zákon je zaznamenán ve formě

Kde p a p "-" hodnoty "pólů, r je vzdálenost mezi nimi a km je koeficientem proporcionality, který závisí na použitých jednotkách. V moderní fyzice odmítl zvážit magnetické póly (z důvodů To je vysvětleno v další části), takže tento zákon je především historický zájem.
Magnetické účinky elektrického proudu
V roce 1820, Ersted (1777-1851) zjistil, že vodič se současnými působí na magnetickou šipku, otočení. Doslovně o týden později, ampér ukázal, že dva paralelní vodič s proudem jednoho směru se navzájem přitahovaly. Později navrhl, že všechny magnetické jevy byly způsobeny proudy a magnetické vlastnosti permanentních magnetů jsou spojeny s proudy neustále cirkulujícími uvnitř těchto magnetů. Tento předpoklad je plně v souladu s moderními nápady.
Viz magnety a magnetické vlastnosti látky. Elektrická pole vytvořená elektrickými poplatky v okolním prostoru se vyznačují silou působícím na jeden zkušební poplatek. Kolem magnetizovaných materiálů a elektrických vodičů vznikají magnetická pole, která byla původně charakterizována silou působícím na "jednorázový" zkušební pól. Ačkoli tento způsob stanovení pevnosti magnetického pole není aplikován, tento přístup byl zachován při určování směru magnetického pole. Pokud je malá magnetická šipka suspendována ve svém středu hmoty a může se volně otáčet v libovolném směru, pak jeho orientaci a bude signalizovat směr magnetického pole. Z použití magnetických pólů pro stanovení vlastností magnetických polí bylo nutné odmítnout z řady důvodů: Nejprve je nemožné izolovat samostatný pól; Za druhé, žádná poloha, ani množství pólu nelze přesně stanovit; Zatřetí, magnetické póly jsou v podstatě fiktivní koncepty, protože ve skutečnosti magnetické účinky jsou způsobeny pohybem elektrických nábojů. Tato magnetická pole se tedy nyní charakterizují síla, s níž působí na vodiče s proudem. Na Obr. 2 ukazuje vodič s proudem, který ležel v rovině vzoru; Souměr proudu je indikován šipkou. Vodič je umístěn v homogenním magnetickém poli, jehož směru je rovnoběžný s rovinou vzoru a je úhel f se směrem vodiče s proudem. Velikost indukce magnetického pole B je dána výrazem

kde f je síla, se kterou je pole B působí na prvku vodiče l s proudem I. Směr síly f je kolmá na jak směr magnetického pole a proudového směru. Na Obr. 2 Tato síla je kolmá k rovině vzoru a je zaměřena na čtenáře. Hodnota B v zásadě může být stanovena otočením vodiče, dokud F dosáhne maximální hodnoty, při které B \u003d FMAX / IL. Směr magnetického pole lze také instalovat, otočit vodič, dokud síla F změní na nulu, tj. Dirigent bude paralelní s B. Ačkoli tato pravidla je obtížné aplikovat v praxi, experimentální metody pro stanovení velikosti a směru magnetických polí jsou na nich založeny. Síla působící na vodič s proudem je obvykle napsána ve formě

J. BIO (1774-1862) a F. SAVAR (1791-1841) přinesl zákon k výpočtu magnetického pole vytvořeného známým distribucí elektrických proudů, konkrétně

Kde b je magnetická indukce, vytvořená prvkem nízkého vodiče l s proudem I. Směr magnetického pole vytvořeného tímto prvkem proudu je znázorněn na obr. 3, který také vysvětluje hodnoty R a F. Koeficient proporcionality K závisí na volbě měrných jednotek. Pokud je vyjádřen v Amperes, L a R - v metrech a B - v teslasu (TL), pak k \u003d m0 / 4P \u003d 10-7 pm / m. Pro stanovení hodnoty a směru B v libovolném bodě prostoru, který vytváří vysoce dlouhý vodič a libovolný tvar, je nutné mentálně rozbít vodič na krátké segmenty, vypočítat hodnoty B a určit směr vytvořených polí jednotlivých segmentů a pak složit tyto jednotlivé pole. Například, pokud je proud I v vodiči tvořící kruh s poloměrem A směrován ve směru hodinových ručiček, pole ve středu kruhu se snadno vypočítá. Ve vzorci (13) se vzdálenost R z každého prvku vodiče do středu kruhu rovná A a F \u003d 90 °. Pole vytvořené každým prvkem kolmo k obvodové rovině a směrován od čtečky. Skládání všech polí, dostaneme magnetickou indukci v centru:

Chcete-li najít pole v blízkosti dirigenta vytvořeného velmi dlouhým přímým dirigentem s aktuálním I, abych shrnul pole, bude nutné uchýlit se k integraci. Nalezené tímto způsobem je pole stejné:

Kde R je vzdálenost od kolmého od vodiče. Tento výraz se používá v aktuálně definovaném ampéru.
Galvanometry. Poměr (12) umožňuje porovnat síly elektrických proudů. Zařízení vytvořené pro tento účel se nazývá galvanometr. První takové zařízení bylo postaveno I. Shauger v roce 1820. Byl to cívka drátu, uvnitř které je magnetická šipka zavěšena. Měřený proud byl přeskočen cívkou a vytvořil magnetické pole kolem šipky. Šipka působila točivý moment, proporcionální pevnost proudu, která byla vyvážena v důsledku pružnosti závěsné příze. Magnetické pole Země dělá zkreslení, ale jeho vliv může být vyloučen, obklopující šipku s permanentními magnety. V roce 1858, U.tomson, slavnější jako Lord Kelvin, připojil zrcadlo ke šipky a představil řadu dalších vylepšení, což významně zlepšuje citlivost galvanometru. Takové galvanometry patří do třídy nástrojů s pohyblivou šipkou. Ačkoli galvanometr s pohyblivou šipkou může být extrémně citlivý, téměř zcela potlačuje zařízení pohyblivou cívkou nebo rámem umístěným mezi póly permanentního magnetu. Magnetické pole velkého magnetu podkovy v galvanometru je tak silný ve srovnání s magnetickým polem Země, že vliv tohoto může být zanedbán (obr. 4). Galvanometr s mobilním rámem byl navržen v roce 1836 W. Sternzhen (1783-1850), ale neobdržel náležitě uznání, zatímco v roce 1882 J.D. "Arsonval nevytvořil moderní verzi tohoto zařízení.

Obr. 4. Galvanometr D Arsonval pro měření výkonu elektrického proudu. Šipka je připojena k pohyblivému rámu suspendovanému mezi póly podkovy magnetu.

Elektromagnetická indukce. Poté, co Eversed zjistil, že konstantní proud vytváří točivý moment působící na magnet, bylo provedeno mnoho pokusů o detekci proudu způsobené přítomností magnetů. Magnety však byly příliš slabé a aktuální metody měření jsou příliš hrubé pro detekci jakéhokoliv účinku. Konečně, dva výzkumníci - J. Henry (1797-1878) v Americe a M. Faraday (1791-1867) v Anglii - v roce 1831, nezávisle na sobě zjištěno, že při změně magnetického pole se v čísle zobrazí krátkodobé proudy Vodivých obvodů, ale vznikají krátkodobé proudy, ale účinek chybí, pokud magnetické pole zůstane konstantní. Faraday věřil, že nejen elektrický, ale také magnetická pole jsou elektrické vedení, které vyplňují prostor. Počet elektrických vedení magnetického pole pro překračování libovolného povrchu S odpovídá hodnotě F, která se nazývá magnetický průtok:

Tam, kde BN je projekce magnetického pole B na normální prvek oblasti DS. Jednotka měření magnetického toku se nazývá Weber (WB); 1 wb \u003d 1 tl * m2. Faraday byl formulován zákonem o EMF, zapsaném v uzavřeném twistu drátu s měnícím magnetickým polem (zákon magnetické indukce). Podle tohoto zákona je takový EMF úměrný rychlosti změn v celkovém magnetickém toku přes tah. V systému je systém koeficientu proporcionality 1, a tedy EMF (Volt) se rovná rychlosti změny magnetického toku (v WB / s). Matematicky je to vyjádřeno vzorcem

Tam, kde znaménko mínus ukazuje, že magnetická pole proudů vytvořených tímto EDC je zaměřena tak, aby se změna magnetického toku klesla. Toto pravidlo pro stanovení směru EMF je v souladu s obecnějším pravidlem formulovaným v roce 1833 E.Lenz (1804-1865): indukovaný EMF je zaměřen tak, aby se proti jeho vzniku. V případě uzavřeného okruhu, ve kterém nastane proud, lze toto pravidlo odvozeno přímo ze zákona o ochraně energie; Toto pravidlo je určeno směrem EMF indukuje a v případě otevřeného obvodu, když nedochází k indukčnímu proudu. Pokud se cívka sestává z n otáčení drátu, z nichž každý je proniknut magnetickým proudem f, pak

Tento poměr je spravedlivý bez ohledu na to, což mění magnetický průtokový řetězec.
Generátory. Princip provozu elektromašového generátoru je znázorněn na OBR. 5. Obdélníková cívka drátu se otáčí proti směru hodinových ručiček v magnetickém poli mezi póly magnetu. Konce otáčení se odstraní do kontaktních kroužků a jsou připojeny k vnějšímu řetězci skrz kontaktní kartáče. Když je rovina zatáčku kolmá k poli, propíchnutí magnetického toku magnetického toku. Pokud je rovina tahu rovnoběžná s polem, pak magnetický tok je nula. Když se chladnější rovina vypne, aby byla kolmá k poli, otočením 180 °, magnetický tok přes proudový maximum v opačném směru. Když se tedy otáčí, mění magnetický průtok nepřetržitě a v souladu se zákonem Faraday, napětí na klipech se mění.

Analyzovat, co se děje v jednoduchém alternátoru střídavého proudu, zvážíme magnetický průtok pozitivní, když je úhel Q v rozmezí od 0 ° do 180 °, a negativní, když Q je od 180 ° až 360 °. Pokud B je indukce magnetického pole a A - plocha otočení, pak se magnetický průtok přes kolo bude roven:

Pokud se cívka otáčí s frekvencí f přibližně. / S (tj. 2pf Rad / s), pak po čase T od začátku otáčení, když Q byl roven 0, dostaneme Q \u003d 2pft. Je tedy získáno výraz pro průtok kolem kola

Podle zákona Faraday je kontrolovaný napětí získáno diferenciací průtoku:

Známky v kartáčích na obrázku ukazují polaritu kontrolního napětí v příslušném okamžiku. Cosin se liší od +1 do -1, takže hodnota 2PFAB je prostě amplituda napětí; Můžete ji určit přes

(Zároveň jsme snížili znamení "mínus", nahradili ji vhodnou volbou polarity závěrů generátoru na obr. 5. Obr. 6 znázorňuje změnu časového rozvrhu.

Napětí produkované výše popsaným generátorem periodicky mění svůj směr na opačnost; Totéž se vztahuje na proudy vytvořené v elektrických obvodech tímto napětím. Takový generátor se nazývá alternátor. Proud, vždy uchovává stejný směr, se nazývá konstantní. V některých případech, například nabíjecí baterie, je takový proud nezbytný. Můžete získat dva způsoby, jak získat konstantní proud z proměnné. Jedním z nich je, že externí obvod obsahuje usměrňovač, vysílat proud pouze v jednom směru. To vám umožní vypnout generátor pro jednu polovinu a zahrnout jej pouze v tomto pololetí, kdy má napětí potřebnou polaritu. Dalším způsobem je přepínání kontaktů spojujících cívku s externím řetězcem přes každé poloviny, když napětí mění polaritu. Pak proud ve vnějším řetězci bude vždy zaměřen v jednom směru, i když napětí kontrolované v twist změní svou polaritu. Přepínání kontaktů se provádí za použití sběrače sériových kolektorů namísto proudových sběrných kroužků, jak je znázorněno na Obr. 7, a. Když je rovina vertikální, rychlost změny magnetického toku, a proto je kontrolované napětí upuštěno na nulu. V tomto okamžiku, že kartáče sklouznou přes mezeru oddělující dvě semiráty a spínání vnějšího obvodu. Napětí vznikající ve vnějším řetězci se liší podle obrázku na Obr. 7, b.
viz také Elektromachinové generátory a elektromotory.

Vzájemná indukce. Pokud jsou umístěny dva uzavřené drátové cívky v blízkosti, ale elektricky nejsou spojeny mezi sebou, pak při změně proudu v jednom z nich je odhalen EMF. Protože magnetický tok druhé cívky je úměrný proudu v první cívce, změna tohoto proudu znamená změnu magnetického toku s vedením odpovídajícího EMF. Cívky mohou být změněny role a poté při změně proudu ve druhé cívce, EDC bude řízena v první. EMF, vložený do jedné cívky, je určen rychlostí proudu změny v druhé a závisí na velikosti a počtu otáček každé cívky, jakož i od vzdálenosti mezi cívkami a jejich orientací, jeden vzhledem k druhému. Tyto závislosti jsou relativně jednoduché, pokud nejsou v blízkosti žádné magnetické materiály. Postoj EMC, indukovaný v jedné cívce, s rychlostí změny proudu v druhé se nazývá koeficient vzájemně indukční dvou cívek odpovídajících těchto místech. Pokud je indukovaný EMF exprimován ve voltech a rychlost proudu se změní v Amperes za sekundu (A / C), pak vzájemně indukce bude vyjádřena v Henry (GG). EMF, kontrolovaný v cívkách, jsou uvedeny v následujících vzorcích:

Kde m je záměrový koeficient dvou cívek. Cívka spojená s proudovým zdrojem se nazývá primární cívka nebo vinutí a druhý je sekundární. Trvalý proud v primárním vinutí nevytváří napětí v sekundárně, i když v době zapnutí a vypnutí proudu v sekundárním vinutí je stručně vyplývající s EMU. Pokud je však EMF připojen k primárním vinutí, vytvoření střídavého proudu v tomto vinutí je proměnná EDC indouable a v sekundárním vinutí. Sekundární vinutí může být tedy použito střídavým proudem aktivního zatížení nebo jiných obvodů, aniž by je přímo připojilo k zdroji EDC.
Transformátory. Záměrem dvou vinutí může být významně zvýšen tím, že je vinutí na běžném jádru feromagnetického materiálu, jako je železo. Podobné zařízení se nazývá transformátor. V moderních transformátorech tvoří feromagnetické jádro uzavřený magnetický řetěz, takže téměř celý magnetický proud prochází uvnitř jádra, a proto prostřednictvím obou vinutí. Zdroj proměnné EDC připojené k primárním vinutí vytváří střídavý magnetický tok v jádru železa. Toto tokové zásoby proměnných EMF a v primárním a v sekundárních vinutí a maximální hodnoty každého EDC jsou úměrné počtu otáček v příslušném vinutí. V dobrých transformátorech je odolnost proti vinutí tak malé, že EMF, indukovaný v primárním vinutí, téměř se shoduje s aplikovaným napětím a potenciální rozdíl v sekundárním závěru závěry se téměř shodují s EMF vyvolaným v něm. Poměr poklesu napětí při zatížení sekundárního vinutí na napětí aplikované na primární vinutí se tedy rovná poměru počtu otáček v sekundárních a primárních vinutí, což je obvykle napsáno ve formě rovnosti

Kde V1 je pokles napětí na otáčkách N1 primárního vinutí a V2 je pokles napětí na otáčkách N2 sekundárního vinutí. V závislosti na poměru počtu otáček v primárních a sekundárních vinutí se zvýšení a nižší transformátory liší. Poměr N2 / N1 je větší než jednotky ve zvyšujících se transformátorech a méně než jednotka při spouštění. Díky transformátorům je možný ekonomický přenos elektrické energie na dlouhé vzdálenosti.
viz také Elektrický transformátor. Samo-indukce. Elektrický proud v samostatné cívce také vytváří magnetický proud, který proniká samotnou cívku. Pokud se proud v cívku změní v průběhu času, bude magnetický tok přes cívku změněn, tahat ji v něm stejným způsobem, protože se to stane, když je transformátor pracuje. Vznik EMF v cívce při změně proudu se nazývá samo-indukce. Improption ovlivňuje proud v cívce. Podobně je setrvačnost ovlivněna pohybem těles v mechanice: zpomaluje nastavení DC v řetězci, když je zapnuta a zabraňuje jej z okamžitého zastavení, když je otočena vypnuto. Slouží také jako jiskry vyskytující se mezi kontakty jističe, když je okruh rozmazaný. V obvodu AC vytváří samo-indukce reaktivní odolnost, která omezuje amplitudu proudu. V nepřítomnosti magnetických materiálů v blízkosti pevné cívky, magnetický průtok, který proniká, je úměrný proudu v řetězci. Podle zákona Faraday (16), EMF samo-indukce by měl být v tomto případě úměrný aktuální míře změny, tj.

Kde l je koeficient proporcionality, nazvaný samo-indukční nebo indukčnost řetězce. Vzorec (18) lze považovat za určení hodnoty L. Pokud je tovární index vyjádřen ve voltech, proud I - v ampérech a čase T - v sekundách, bude měřen v Henry (GG). Znaménko mínus ukazuje, že EMF je proti zvýšení současného I, následovně z zákona Lenza. Externí EMF, překonání samo-indukční EMF by měl mít znaménko plus. Proto ve střídavých proudových obvodech, pokles napětí v indukči je L DI / DT.
Proměnné Toki.
Jak již bylo zmíněno, variabilní proudy jsou proudy, jejichž směřování pravidelně mění. Počet období cyklických změn proudu za sekundu se nazývá frekvence AC a je měřena v Hertz (Hz). Elektřina je obvykle dodávána spotřebiteli jako AC s frekvencí 50 Hz (v Rusku a v evropských zemích) nebo 60 Hz (v USA). Vzhledem k tomu, že střídavé proudové změny v čase, jednoduché způsoby, jak řešit problémy vhodné pro DC obvody, se přímo nevztahují. Při velmi vysokých frekvencích mohou obvinění provádět oscilační pohyb - proudit z jednoho řetězce na ostatní a zpět. Současně, na rozdíl od DC obvodů, proudy v postupně připojených vodičích mohou být nerovnoměrné. Kapacity přítomné ve střídavých proudových obvodech zvyšují tento efekt. Kromě toho, při změně proudu jsou ovlivněny samo-indukční účinky, které se stávají nezbytnými i při nízkých frekvencích, pokud se cívky používají s vysokou indukčností. Při relativně nízkých frekvencích AC obvodu je stále možné vypočítat pomocí pravidel Kirchhoff, které však musí být odpovídajícím způsobem upraveno. Řetězec, který zahrnuje různé rezistory, induktory a kondenzační cívky, může být zvážen, jako by se skládal z generálního odporu, kondenzátoru a induktoru spojených postupně. Zvažte vlastnosti takového obvodu připojeného k generátoru sinusového střídavého střídavého proudu (obr. 8). Chcete-li formulovat pravidla pro výpočet obvodu AC, je třeba najít poměr mezi poklesem napětí a proudem pro každou ze složek takového řetězu.

Kondenzátor hraje zcela jiné role v řetězcích proměnných a konstantních proudů. Pokud například k řetězci na Obr. 8 Připojte elektrochemický prvek, kondenzátor začne nabíjet, dokud se nestane prvkem EDC. Pak se nabíjecí zastaví a proud spadá na nulu. Pokud je obvod připojen k generátoru AC, pak v jednom pololetní elektroni proudí z levého okraje kondenzátoru a hromadí se vpravo a v druhé straně - naopak. Tyto pohyblivé elektrony jsou střídavé proud, jejichž pevnost je stejná na obou stranách kondenzátoru. Zatímco frekvence proměnné proudu není příliš velká, proud přes odpor a inductnor cívky je také stejná.
Reaktivní a plnou odolnost. Analyzovat poměr mezi proudem a napětím pro obrys znázorněný na Obr. 8, předpokládejme, že náboj na levé desce kondenzátoru je dán výrazem

A náboj na pravé desce je Q. Zde Q je maximální nabíjení (Cl), T - čas (C) a W \u003d 2PF, kde F je frekvence AC (Hz). Proud přes každého řetězového prvku je:

Kde je maximální proud IMASA roven W Q. Variabilní pokles napětí na kondenzátoru je:

Podle zákona o OHM je napětí pokles na odpor dán výrazem

Pokles napětí celého řetězce z A do B je:

nebo

Kde

navíc

Hodnota XL se nazývá indukční odpor a je vyjádřena v OMAH, pokud L - v Henry; Hodnota XC se nazývá kapacitní odpor a je vyjádřena v OMAH, pokud C je ve farmech. Celkový reaktivní odolnost řetězu X je také vyjádřen v OMA. Vzorec (19) může být přiveden na jednoduchý a jasnější, s použitím trigonometrické identity COS (A + B) \u003d COS A COS B - hřích hřích B. Vzhledem k tomu, R a X jsou vyjádřeny v ohmech, mohou být považovány za katety obdélníkového trojúhelníku, aby se určil úhel q (obr. 9). Přepona

To se nazývá plná odolnost (impedance) sériového připojení. Na Obr. 9 znázorňuje úplný odolný trojúhelník, ze kterého se zdá, že R \u003d Z COS Q, X \u003d z SIN Q a TG Q \u003d X / R. Výraz (19) může být přepsán ve formě v \u003d imaxz (cos q cos w t - sin q hřích w), který snižuje výraz

Pokud používáte výše uvedenou trigonometrickou identitu; Výraz (21) může být přepsán ve formě

Kde

Ze vzorce (21) vyplývá, že napětí V na svorkách řetězu je maximální, jak je to možné při t \u003d -q / w, zatímco proud i je maximum na t \u003d 0, tj. Proud zaostává za fází z napětí do úhlu q. Proudové zpoždění za fází z napětí, pokud převládá indukční odpor, tj. Pokud XL je větší než XC. Proud je před napětím, pokud dominuje kapacitní odpor, tj. Xc více xl. Je třeba poznamenat, že vztah (22) se liší od OL zákona pouze skutečností, že v něm je aktivní odpor R je nahrazen plnou odolností Z. Pokud je podporován odpor R a maximální pokles napětí na řetězové svorky Konstantní, pak nejvyšší hodnota maximálního proudu IMAX splňuje rovnost dvou reaktivních odporů. Pokud jsou také konstantní indukčnost a kapacita, může být dosaženo rovnosti jejich reaktivního odolnosti, změna frekvence střídavého proudu. Toho je dosaženo s kruhovou frekvencí

V tomto případě hovoří o rezonančním prostředí řetězu.

Nad rámec se předpokládalo, že střídavý proud v řetězci byl stanoven. Ve skutečnosti při připojování obvodu ke zdroji střídavého napětí se v něm vyskytují přechodové procesy. Pokud odolnost vůči řetězci není zanedbatelné, přechodné proudy si vyberou svou energii ve formě tepla v rezortu a rychle vybledne, po kterém je nastaven stacionární režim střídavého střídavého proudu, který měl být vyšší. V mnoha případech lze zanedbávat přechodné procesy ve střídavých obvodech. Pokud je třeba zvážit, je nutné vyšetřit diferenciální rovnici popisující aktuální závislost včas.
Efektivní hodnoty. Hlavním úkolem prvních okresních elektráren bylo zajistit požadované teplo závitů osvětlovacích lamp. Proto otázka účinnosti použití pro tyto řetězce konstantních a střídavých proudů. Podle vzorce (7), pro elektrickou energii přeměnou na teplo v rezistoru, je rozptýlení tepla úměrné čtverci současné síly. V případě AC se rozptýlení tepla průběžně kolísá spolu s okamžitou hodnotou proudu pro proud současné síly. Pokud se proud mění podle Sinuseidního práva, pak časově zprůměrovaná hodnota okamžitého proudu rovna polovině čtverce maximálního proudu, tj.

Square Root z této hodnoty se nazývá účinnou variabilní hodnotu. V důsledku toho je účinná hodnota síly AC rovná: \\ t

To by mělo být trvalý proud pro zajištění stejného ohřevu vlákna jako střídavého proudu s amplitudou IMAX. Je zřejmé, že amplituda střídavého napětí na žárovce musí být více než odpovídající konstantní napětí. Efektivní hodnota napětí střídavého proudu je tedy definována jako

Podle vzorce (22) je impedance obvodu AC rovná:

V nepřítomnosti proudových prvků v řetězci máme z \u003d R a R \u003d V / I, zdá se, že poměr mezi účinným napětím a proudovými hodnotami v obvodu AC se ukáže stejně jako v DC obvod. Výkon přichází do sériového obvodu, vyjádřená účinnými hodnotami proudu a napětí, se rovná:

Vzhledem k tomu, že výkon uvolněný v DC obvodu je P \u003d VI, hodnota COS Q se nazývá výkonový faktor. Ale v \u003d iz a r \u003d z cos q (obr. 9). Síla vylučovaná střídavým proudem v sériovém obvodu je tedy rovná:

Kde je vidět, že veškerá energie je vynaložena na ohřev odporu, zatímco v kondenzátoru a indukčnosti není výkon absorbován. Pravda, skutečné cívky indukčnosti stále absorbují nějakou sílu, zejména pokud mají železné jádro. S kontinuální rekultivací se železné jádro zahřívá - částečně injikováno do železných proudů, a částečně v důsledku vnitřního tření (hystereze), která zabraňuje rekultivaci. Kromě toho může indukčnost způsobit proudy ve schématech umístěných v blízkosti. Při měření střídavých obvodů všechny tyto ztráty vypadají jako ztráta výkonu v odporu. Proto je odpor stejného řetězce pro AC obvykle poněkud větší než pro konstantu, a je určena ztrátou výkonu:

Aby byla elektrárna ekonomicky pracovat, tepelné ztráty v elektrickém vedení (LEP) by měly být dostatečně nízké. Pokud je PC napájení spotřebitele, poté PC \u003d VCI pro jak trvalý i střídavý proud, protože s řádným výpočtem může být hodnota COS Q řídit jeden. Výpadky výkonu budou pl \u003d RLI2 \u003d RLPC2 / VC2. Vzhledem k tomu, že alespoň dva délky vodičů L jsou zapotřebí pro kole, jeho odolnost je RL \u003d R 2L / A. V tomto případě ztráty ztráty

Pokud jsou vodiče vyrobeny z mědi, specifický odpor R, který je minimálně, pak numerický nezůstává hodnoty, které by mohly být významně sníženy. Jediným praktickým způsobem, jak snížit ztráty, je zvýšit VC2, protože použití vodičů s velkou průřezovou plochou A je nerentabilní. To znamená, že výkon by měl být vysílán co nejvyššího napětí. Konvenční elektromáškové proudové generátory působící v turbínách nemohou vyrábět velmi vysoké napětí, které nejsou odolávat jejich izolaci. Ultra-vysoké napětí je navíc nebezpečné pro servisní personál. Napětí střídavého proudu generovaného elektrárnou je však možné pro přenosy na lamu zvýšit pomocí transformátorů. Na druhém konci výkonu výkonu spotřebitel používá transformátory, které poskytují výstup bezpečnějším a praktickým nízkým napětím. V současné době se napětí v kole dosahuje 750 000 V.
Velké encyklopedické wikipedia wikipedia Slovník čtěte více Přečtěte si více