Презентация по физике Тема: R,C,L в цепи переменного тока Вопросы: Решение задач на расчет цепей, содержащих активное, индуктивное или емкостное сопротивление. - презентация

1 Презентация по физике Тема: R,C,L в цепи переменного тока Вопросы: Решение задач на расчет цепей, содержащих активное, индуктивное или емкостное сопротивление

2 R C LR C LR C LR C Краснополянская школа 1 Домнин Константин Михайлович 2006 год в цепи переменного тока - 2

3 1. Решение задач на расчет цепей, содержащих активное, индуктивное или емкостное сопротивление

4 Решение задач на расчет цепей Задача 1: Определить амплитудное значение напряжения квартирной электропроводки U д = 220 В U m = ? Дано:Решение: Ответ: Амплитудное значение напряжения равно 311 В

5 Решение задач на расчет цепей Задача 2: Какова емкость конденсатора, если на частоте 20 кГц он обладает сопротивлением 10 Ом? = 20 кГц С = ? Дано:Решение: Ответ: Емкость конденсатора 0,8 мкФ X С = 10 Ом Си 2*10 4 Гц

6 Решение задач на расчет цепей Задача 3: На лампочке написано: 25 Вт, 36 В. Какой конденсатор нужно включить последовательно с лампой, чтобы использовать ее на 220 В Р = 25 Вт С = ? Дано:Решение: U 1 = 36 В U 2 = 220 В Если последовательно с лампой включить конденсатор, то на нем будет падение напряжения, зависящее от емкостного сопротивления конденсатора: Определим падение напряжения на конденсаторе: Емкость конденсатора можно найти по формуле: Емкостное сопротивление можно найти из формулы (1): Ток, протекающий через лампу, можно найти, используя данные

7 Решение задач на расчет цепей Зная емкостное сопротивление, найдем емкость конденсатора: Ответ: Емкость конденсатора 12 мкФ ! Указанный способ гашения напряжения гораздо экономичней, чем с помощью активной нагрузки – ведь на конденсаторе не выделяется тепло и электросчетчик (активной энергии) не считает реактивную (емкостную) мощность и работу Поэтому в некоторых случаях мы вполне можем заменить трансформатор конденсатором (учитывая его рабочее напряжение)

8 Решение задач на расчет цепей Задача 4: На какой частоте сопротивление конденсатора емкостью 1 мкФ равно сопротивлению катушки с индуктивностью 50 мГн? С = 1 мкФ - ? Дано:Решение: Ответ: Сопротивления равны на частоте 712,25 Гц L = 50 мГн Си Ф X C = X L 5*10 -2 Гн Запишем формулы емкостного и индуктивного сопротивлений: По условию задачи они равны: Отсюда находим частоту:

9 Решение задач на расчет цепей Из решения данной задачи можно сделать важный вывод ! В задаче мы выяснили, что равенство индуктивного и емкостного сопротивлений достигается на частоте: С другой стороны резонансная частота колебательного контура вычисляется по формуле: Мы видим, что формулы совершенно одинаковы ! ВЫВОД : Резонанс в LC цепи (колебательном контуре) достигается при равенстве емкостного и индуктивного сопротивления цепи

10 Решение задач на расчет цепей Задача 5: Конденсатор включен в цепь переменного тока стандартной частоты с напряжением 220 В. Какова емкость конденсатора, если сила тока в цепи 2,5 А. I = 2,5 A С - ? Дано:Решение: U = 220 В = 50 Гц Емкость конденсатора можно найти, используя формулу емкостного сопротивления: Емкостное сопротивление найдем по закону Ома: Тогда емкость конденсатора: Ответ: Емкость конденсатора 36 мкФ

11 Решение задач на расчет цепей Задача 6: Цепь питается от генератора тока регулируемой частоты. При некоторой частоте лампы Л1 и Л2 горят одинаково. Как изменится накал ламп, если частоту увеличить? Уменьшить? ~ Л1 Л2 Пояснение: Проанализируйте частотные свойства элементов цепи

12 Решение задач на расчет цепей Задача 7: В цепь напряжением 220 В стандартной частоты включен конденсатор емкостью 5 мкФ. Запишите уравнения напряжений и токов в конденсаторе С = 5 мкФ U(t) - ? Дано:Решение: U = 220 В = 50 Гц В случае емкостного сопротивления токи и напряжения в цепи описываются следующими формулами: I(t) - ? 5*10 -6 Ф Си Ток опережает напряжение на Чтобы записать уравнение для напряжения необходимо найти U m и Тогда уравнение изменения напряжения будет иметь вид:

13 Решение задач на расчет цепей Для записи уравнения для тока необходимо вычислить Im Тогда уравнения для тока будет иметь вид: Ответ: Напряжение и ток на конденсаторе будут изменяться по законам:

14 Решение задач на расчет цепей Задачи для самостоятельного решения: 1.Как изменится сила тока, протекающего через конденсатор при уменьшении частоты тока в 3 раза 2.Катушка с ничтожно малым активным сопротивлением включена в цепь переменного тока частотой 50 Гц. При напряжении 125 В сила тока равна 2,5 А. Какова индуктивность катушки? 3.В цепь переменного тока включены последовательно конденсатор, катушка без сердечника и лампа накаливания. При постепенном введении сердечника лампа сначала горит все ярче, а затем накал нити начинает уменьшаться. Почему?

15 Домнин Константин Михайлович E – mail: 2006 год.