Конденсатор в цепи переменного тока.

Постоянный ток не проходит через конденсатор.

Переменный ток проходит через конденсатор за счет его перезарядки.

Рис.46

                                                                                                                (96)

 .                                                                                                   (97)

Ток  опережает напряжение  на , т.к., чтобы на конденсаторе появилось напряжение, надо, чтобы в цепи протек  электрический ток. .

                                                                                                                     (98)

                                                                                                                      (99)

 - емкостное сопротивление,                                                               (100)

 - закон Ома.                                                                                             (101)

Рис.47

Средняя мощность

 - реактивная нагрузка.

   

  5.3. Катушка индуктивности в цепи переменного тока.

«Индуктивность» оказывает сопротивление переменному току, а постоянный ток «индуктивность» не замечает.

Рис.48

                                                                                                              (102)

   

                                                                                                      (103)

 Ток(103) отстаёт от напряжения(102) на угол , т.к., чтобы по L протек ток, надо, чтобы на L сначала было напряжение, т.е.

    - индуктивное сопротивление;                                                         (104)

    - закон Ома;                                                                                          (105)

    - действующие значения тока и напряжения.                     (106)

Рис.49

 - реактивная нагрузка;

 - реактивная мощность, при чисто индуктивной нагрузке ее среднее значение равно нулю.

 

 

  5.4. Цепь переменного тока с R, L и С.

Так было, когда мы U брали за основу. Здесь все значения максимальные. От них можно перейти к действующим.

Рис.50

При последовательном соединении

      Основа – U,              Основа – Iобщий,       складывая 1), 2) и 3)       

      так было ранее          так должно быть        получим:

                                              сейчас

                                              (по схеме рис.50)   

Рис.51

(А) – треугольник напряжений. Можно найти стороны. φ – сдвиг фаз между током в цепи (i) и напряжением(u)  в источнике (розетке). < .

Если в треугольнике (А) стороны поделить на R, то получим (Б) – треугольник сопротивлений, подобный А, из которого получим закон Ома для цепи переменного тока с R, L и С.

 

Рис.52

, или                                                                                     (107)

                                                                                                                         (108)

Если у треугольника (А) стороны умножить на I,то получим треугольник мощностей (В).

Рис. 53

Здесь Р – активная мощность (Вт),

          Q – реактивная мощность (ВАр),

           S – полная мощность (ВА).

                                                                                                               (109) cosφ – коэффициент мощности.

Добиваются снижения φ и увеличения cosφ – на предприятиях.

Резонанс в электрической цепи.

Если добиться, чтобы , то φ будет рано нулю и в цепи наблюдается резонанс. Чтобы добиться резонанса можно менять ω, L и С.

Рис.55

                                                                                                                    (110)

 - формула Томсона.                                                                          (111)

Здесь L и С обмениваются энергией. Мощность – только активная.

  

Обобщения теории Максвелла.

В 60-х годах 19-века Д.К.Максвелл, основываясь на идеях Фарадея об электрическом и магнитном полях, обобщил законы, установленные экспериментальным путем, и разработал теорию единого электромагнитного поля.

Математическим выражением теории Максвелла служат четыре уравнения Максвелла, которые принято записывать в двух формах: интегральной и дифференциальной. Уравнения Максвелла в интегральной форме выражают соотношения, справедливые для мысленно проведенных в электромагнитном поле неподвижных замкнутых контуров и поверхностей. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме показывают как связаны между собой характеристики электромагнитного поля и плотности электрических зарядов и токов в каждой точке этого поля. Дифференциальные уравнения получают из интегральных с помощью теоремы Гаусса и теоремы Стокса.

6.1. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме:

   6.2. Уравнения Максвелла в интегральной форме.

Связь величин:

Если поля стационарны, то Е = const и В = const.

Уравнения Максвелла примут вид:

6.3. Уравнение волны:

 

Резерв времени – 4 часа.

 

Формулы

 

;		.
.		.
;		.
		.
	v
	.	.
.
;	.
;
	.
Параллельное соединение конденсаторов:	Законы последовательного соединения проводников: 1) 2) 3) 4)	.
Последовательное соединение конденсаторов:	Законы параллельного соединения проводников: 1) 2) 3) 4)
		.
; .	; .	.
.	.	Уравнения Максвелла в дифференциальной форме:

 

Основная литература:

1. Савельев И.В. Курс общей физики т. 2, М.:Наука,1999,340с.

2.Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов – М.: «Академия»,2007,560с.

3. Детлаф А.А.,Яворский Б.М. Курс физики: учебное пособие для вузов – М.: «Высшая школа»,2001,718с.