Prąd zmienny - pojęcia

ZJAWISKO INDUKCJI
W wyniku zmian strumienia indukcji magnetycznej w przewodniku kołowym lub zwojnicy można wzbudzić prąd elektryczny. Prąd ten będziemy nazywać prądem indukcyjnym. Zjawisko powstania prądu indukcyjnego nazywamy zjawiskiem indukcji elektromagnetycznej.

REGUŁA LENZA określa kierunek prądu indukcyjnego
Kierunek prądu indukcyjnego w przewodniku jest, że powstałe pole magnetyczne przeciwdziała przyczynie która go wywołuje.

SEM INDUKCJI
- Nazywamy stosunek pracy do ładunku
- Jeśli przewodnik porusza się w polu magnetycznym siła elektromagnetyczna indukcji jest wynikiem działania na elektrony siły Lorenza
- W poruszającym się przewodniku w polu magnetycznym również powstaje prąd indukcyjny
- Prądy indukcyjne powstają w bryłach i płytach metalowych i nazywa się je prądami wirowymi Faucoulta
Wartość SEM indukcji jest równa zmianie strumienia indukcji elektromagnetycznej podzielonej przez przyrost czasu w którym ten przyrost nastąpił

BETATRON
Jest to kołowy, cylindryczny akcelerator, przyśpieszający elektrony. W działaniu betatronu zostały wykorzystane dwa fakty
- zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne
- w polu magnetycznym tor elektronów ulega zakrzywieniu w skutek działania sił Lorenza

INDUKCJA WZAJEMNA
Polega na indukowaniu prądu w drugim obwodzie na skutek zmian strumienia w obwodzie pierwszym

ENERGIA W OBWODZIE ZE ŹRÓDŁEM NAPIĘCIA
- W obwodzie prądu stałego wykonana jest praca a źródło napięcia ma określoną moc.
- Wykonana praca w obwodzie z samoindukcją będzie równa polu trójkąta
- Praca wykonana przez źródło zależy tylko od maksymalnego natężenia i indukcyjności cewki

PRAWO FARADAYA
Wartość SEM indukcji jest równa zmianie strumienia magnetycznego podzielonej przez przyrost czasu w którym ta zmiana nastąpiła. SEM indukcji jest proporcjonalna do szybkości zmian strumienia magnetycznego

INDUKCJA WŁASNA ( SAMOINDUKCJA )
Zjawisko wzbudzania SEM w cewce ( ogólnie w przewodniku ), przez którą płynie prąd o zmieniającym się natężeniu, powodujący powstawanie zmiennego pola magnetycznego. Wartość SEM samoindukcji jest proporcjonalna do szybkości zmian natężenia prądu w obwodzie

PRĄD PRZEMIENNY
Nazywamy taki prąd, którego wartość natężenia i kierunek przepływu zmieniają się okresowo. Najczęściej spotykanym prądem przemiennym jest prąd sinusoidalny.

NATĘŻENIE SKUTECZNE
Nazywamy natężenie prądu stałego, którego moc jest równa mocy rozważanego prądu przemiennego ( prąd stały w danej jednostce czasu wykona taką samą pracę jaką wykonałby prąd przemienny

NAPIĘCIE SKUTECZNE
Nazywamy napięcie prądu stałego, którego moc jest równa mocy rozważanego prądu przemiennego

MOC PRĄDU PRZEMIENNEGO
Jest równa iloczynowi napięcia skutecznego, natężenia skutecznego i cosinusa kąta alfa przesunięcia fazowego

TRANSFORAMTOR
Jest urządzeniem służącym do obniżania lub podwyższania napięcia prądu przemiennego. Zasada działa oparta jest na zjawisku samoindukcji. Transformator składa się z dwóch uzwojeń o różnej ilości zwojów nawiniętych na wspólny rdzeń. Do jednego z tych uzwojeń przyłancza się źródło napięcia przemiennego. Powoduje to w rdzeniu zmianę strumienia.

W rzeczywistych transformatorach moc uzyskiwana w uzwojeniu wtórnym jest mniejsza od mocy prądu w uzwojeniu pierwotnym. Sprawność transformatora można policzyć jako stosunek mocy wyjściowej do mocy wejściowej

Transformator podwyższa napięcie wtedy, gdy na uzwojeniu wtórnym jest więcej zwoi niż na uzwojeniu pierwotnym. Napięcie wyjściowe jest tyle razy większe od napięcia wejściowego, ile razy liczba zwoi uzwojenia wtórnego jest większa od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego. Transformator podwyższając napięcie obniża natężenie prądu.

PIERWSZE PRAWO MAXWELLA
Zmienne pole elektryczne wytwarza wirowe pole magnetyczne. Krążenie wektora indukcji magnetycznej po krzywej L jest proporcjonalne do zmian strumienia pola elektrycznego przechodzącego przez powierzchnię S rozpiętą na tej krzywej

DRUGIE PRAWO MAXWELLA
Zmienne pole magnetyczne wytwarza wirowe pole elektryczne. Krążenie wektora natężenia pola elektrycznego po krzywej zamkniętej L jest równe ze znakiem przeciwnym czasowej pochodnej strumienia indukcji przechodzącego przez powierzchnię rozpiętą na krzywej L

PRĄDNICA
W prądnicy wykorzystano zjawisko indukcji elektromagnetycznej. W prądnicy zachodzi przemiana energii mechanicznej na energię elektryczną.
Działanie prądnicy polega na tym, że obracając ramką w polu magnetycznym zmieniamy strumień indukcji magnetycznej w czasie.

INDUKTOR
Induktor pozwala otrzymywać napięcia, rzędu kilkudziesięciu tysięcy woltów przy użyciu nawet jednego akumulatora.
Wskutek zmian pola magnetycznego w rdzeniu w każdym zwoju drugiego solenoidu powstaje siła elektromotoryczna indukcji. Ponieważ tych zwoi jest bardzo dużo i są połączone szeregowo, więc całkowita siła elektromotoryczna będzie bardzo duża.

MIERNIKI PRĄDU PRZEMIENNEGO
Muszą być zbudowane inaczej niż mierniki prądu stałego. Skała przyrządów nie jest liniowa. Zasada działania amperomierza i woltomierza opiera się na sile działającej na ruchomą ramkę z płynącym przez nią prądem umieszczonej w polu magnetycznym lub w drugiej zwojnicy. Ze względu na budowę możemy wyróżnić mierniki : megnetoelekryczne, elektromagnetyczne, elektrodynamiczne

OPÓR
Opór pojemnościowy obwodu jest stały dla danego obwodu i zależy od częstotliwości SEM doprowadzonej do obwodu.
Wśród oporności można wyróżnić
a) oporność czynną – jest to oporność obwody dla prądy elektrycznego, która powoduje, że część energii tego prądu zostaje zamieniona na energię cieplną
b) oporność bierną – jest to oporność obwodu dla prądu przemiennego, która nie powoduje zmniejszania się energii tego prądu
c) oporność pozorna – oporność obwodu dla prądu przemiennego która składa się zarówno z oporności czynnej jaki i biernej