Переменный Электрический Ток.
Основы Электричества.

Тема

Как нам известно, ток (электрический) бывает переменным и постоянным. В настоящее время очень широко используется переменный электрический ток. Это объясняется тем, что электроэнергию с переменным характером возможно транспортировать практически без значительных потерь. Переменный электрический ток можно получить с помощью электрогенераторов переменного тока с применением эффекта электромагнитной индукции. Работа данной установки проста.

Рамка из проволоки движется в однородном электромагнитном поле с некоторой постоянной скоростью. Концы рамки закреплены на специальных кольцах, которые вращающихся вместе с самой рамкой. К этим токопроводящим кольцам прилегают (довольно плотно) пружины, что выполняют задачу электрических контактов. Сквозь рамку будет проходить изменяющийся магнитный поток, но магнитный поток, создаваемый электрическим магнитом, будет неизменным. В результате этого нашей в рамке появляется ЭДС индукции.

В том случае если токопроводящая рамка обладает только лишь активным сопротивлением, то электрический ток, возникающий в данном контуре под воздействием электродвижущей силы индукции, со временем будет изменяться, как и сама электродвижущая сила. Такой ток носит название — синусоидальный переменный электрический ток. Периодом такого переменного электрического тока называется промежуток времени, в течение которого синусоидальный ток совершает полное одно колебание (обозначают «Т»). Количество полных колебаний за одну секунду называется частотой переменного электрического тока и обозначается буквой «f». Частота тока измеряется в герцах (Гц). В быту и промышленности применяют переменный электрический ток с частотой 50 Герц.

Характеристикой синусоидального тока могут служить действия, что не зависят от имеющегося направления электрического тока и, в свою очередь, могут быть такими же, как и при обычном постоянном электрическом токе. К таким явлением можно отнести тепловое действие. Допустим, переменный электрический ток идёт сквозь проводник с определённым сопротивлением. Через некоторый отрезок времени в этом проводнике происходит выделение тепла. Можно сделать такую величину силы тока (постоянного), чтобы на этом же электрическом проводнике за тот же промежуток времени выделялось этим электрическим током такое же количество тепла, что и в случае переменного синусоидального тока.

Вольты и амперметры магнитоэлектрической системы не дают возможности делать замеры в электрических цепях переменного тока. Причиной этому является тот факт, что при каждом изменении направления тока в рабочей катушке также изменяется направление вращающего момента, что действует на оценочную стрелку измерительного прибора. Поскольку стрелка и катушка имеют большую инерцию, то прибор просто не успевает реагировать на переменный электрический ток. Для этого используют устройства, не зависящие от направления тока.

Спецификой переменного синусоидального тока являются изменение направления и силы тока. Эти процессы отличают его от постоянного электрического тока. Допустим, с помощью переменного синусоидального тока нельзя нормально зарядить электрический аккумулятор. Нельзя использовать его для иных электротехнических целей. Сила переменного электрического тока состоит в прямой зависимости не только от сопротивления и напряжения, но и имеющейся индуктивности проводников, которые подключены к электрической цепи. Обычно, индуктивность сильно снижает силу переменного электрического синусоидального тока.

Поскольку сопротивление электрической цепи приравнивается отношению напряжения к силе протекающего тока, то непосредственное подключение к электрической цепи катушки индуктивности повышает общее сопротивление. Причина этому явлению наличие электродвижущей силы самоиндукции, что не дает электрическому току повышаться. Если электрическое напряжение меняется, то действующая сила тока просто не успевает набрать максимальных своих значений, что она набрала бы, не будь эффекта самоиндукции. Из вышесказанного следует, что максимальное значение действующей силы переменного синусоидального тока ограничивается электрической индуктивностью. То есть, чем больше будет значение индуктивности и частоты электрического напряжения, тем меньше будет величина силы протекающего тока в электрической цепи.

Переменный ток – в широком смысле называют любой ток, который изменяется с течением времени по величине и направлению. В технике переменным током называют ток, который изменяется со временем по гармоническому закону ________________

Переменный ток представляет собой вынужденные электромагнитные колебания, которые возникают при подключении какого – либо прибора в сеть переменного напряжения: ______________

Резистором называется проводник, в котором при протекании переменного тока не возникает электродвижующаяся сила.

При протекании по резистору сила тока изменяется в одинаковой фазе с приложенным напряжением.

Сопротивление резистора в сети переменного тока равно отношению амплитудного значения переменного напряжения на резисторе к амплитудному значению силы тока в нем: R=Umax R/Imax

Емкостное сопротивление равно отношению амплитудного значения переменного напряжения на пластинах конденсатора к амплитудному значению силы тока в цепи:

Сила тока в идеальной катушке индуктивности отстает по фазе от приложенного напряжения на

Индуктивное сопротивление равно отношению амплитудного значения переменного напряжения на катушке индуктивности к амплитудному значению силы тока в ней:

Импеданс равен отношению амплитудного значения переменного напряжения на концах цепи к амплитудному значению силы тока в ней Z= Umax/Imax

Импеданс тканей определяется только активным и емкостным сопротивлением.

Эквивалентная электрическая схема тканей:Активные и еемкостные свойства биологических тканей можно представить электрической схемой. Она состоит из резисторов, которые обладают активным сопротивлением, и конденсатора, обладающего емкостным сопротивлением. Кривая 1 описывает зависимость сопротивления от частоты согласно эквивалентной схеме для живой ткани. Кривая 2 соответствует мертвой ткани.

Реография – диагностический метод, основанный на регистрации изменения импеданса тканей в процессе сердечной деятельности.

2.Ламинарное и турбулентное течения, число Рейнольдса. Ламинарное (слоистое) течение - такое течение, при котором слои жидкости текут, не перемешиваясь, скользя друг относительно друга. Турбулентное (вихревое) течение - такое течение, при котором скорости частиц, приходят в колебательное движение, которое сопровождается появлением звука.

Билет №16

1. Интерференция света – такое сложение световых волн, в результате которого происходит пространственное перераспределение энергии, приводящее к образованию устойчивой картины их усиления или ослабления.

2.Фотогемотерапия.

Билет №17

1.Дифракция света –комплекс явлений, которые обусловлены волновой природой света и наблюдаются при распространении света в среде с резкими оптическими неоднородностями.

2.Движение крови в сосудистой системе. Сердце представляет собой ритмически работающий насос, у которого рабочие фазы - систолы (сокращение сердечной мышцы) - чередуются с холостыми фазами - диастолами (расслабление мышцы). В течение систолы кровь, содержащаяся в левом желудочке, выталкивается в аорту, после чего клапан аорты закрывается. Объем крови, который выталкивается в аорту при одном сокращении сердца, называется ударным объемом (60-70 мл). Поступившая в аорту кровь растягивает ее стенки, и давление в аорте повышается. Это давление называется систолическим (САД, Р с). Повышенное давление распространяется вдоль артериальной части сосудистой системы. Такое распространение обусловлено упругостью стенок артерий и называется пульсовой волной.

Пульсовая волна - распространяющаяся по аорте и артериям волна повышенного (над атмосферным) давления, вызванная выбросом крови из левого желудочка в период систолы.

Билет №18

1.Поляризации света. Свет естественный – это совокупность электромагнитных волн со всевозможными направлениями световых векторов (Е), и все направления равноправны.

Плоскополяризованный свет- это совокупность электромагнитных волн с одинаковой ориентацией всех световых векторов.

Плоскость, в которой лежат световой вектор (Е) и направление распространения света, называется плоскостью поляризации.

Поляризатор - устройство, пропускающее составляющую светового вектора, лежащую в определенной плоскости, которую называют главной плоскостью поляризатора.

2.Фотогемотерапия. При заболеваниях, сопровождающихся повышением вязкости крови, для уменьшения вязкости крови применяется метод фотогемотерапии. Он заключается в том, что у больного берут небольшое количество крови (примерно 2 мл/кг веса), подвергают ее УФ-облучению и вводят обратно в кровеносное русло. Примерно через 5 мин после введения больным 100-200 мл облученной крови наблюдается значительное снижение вязкости во всем объеме (около 5 л) циркулирующей крови. Исследования зависимости вязкости от скорости движения крови показали, что при фотогемотерапии вязкость сильнее всего снижается (примерно на 30 %) в медленно движущейся крови и совсем не меняется в быстро движущейся крови. УФ-облучение вызывает снижение способности эритроцитов к агрегации и увеличивает деформируемость эритроцитов. Помимо этого происходит снижение образования тромбов. Все эти явления приводят к значительному улучшению как макро-, так и микроциркуляции крови.

Билет №19

Закон Малюса.

При падении на анализатор плоскополяризованного света интенсивность пропущенного пучка (I проп) равна произведению интенсивности падающего света (I пад), умноженной на квадрат косинуса угла между плоскостью поляризации и главной плоскостью анализатора. ______________________

2.Физические основы клинического метода измерения давления крови:

а) Сначала избыточное давление Р и воздуха в манжете отсутствует, и кровоток не прерывается.

б) По мере закачивания воздуха в манжету последняя сдавливает плечевую артерию. Когда давление в манжете превысит систолическое давление (Р с), кровоток прекращается.

в) Выпуская воздух, уменьшают давление в манжете. После того как давление в манжете станет чуть меньше систолического давления (Р д < Р и < Р с), кровь начнет проталкиваться через сдавленную артерию. В ней создается поток, сопровождающийся шумами, которые хорошо прослушиваются через фонендоскоп. Эти шумы обусловлены вибрацией стенок артерии непосредственно за манжетой под действием толчков от порций крови, которые прорываются сквозь сжатый манжетой участок сосуда. В момент появления шумов по манометру регистрируется систолическое давление («верхнее давление»).

г) Когда давление в манжете станет меньше диастолического давления Р д, манжета перестанет пережимать артерию. Кровоток прерываться перестанет, и шумы, связанные с вихрями, прекращаются. В момент прекращения шумов по манометру регистрируется диастолическое давление («нижнее давление»).

Билет №20

1.Геометрическая оптика - раздел, в котором изучают законы законы распространения света на основании представления о световом луче как линии, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

Ток - направленное движение электрически заряженных частиц под воздействием электрического поля. Такими частицами могут являться: в проводниках – электроны, в электролитах – ионы (катионы и анионы), в полупроводниках – электроны и, так называемые, «дырки» («электронно-дырочная проводимость»).

Также существует «ток смещения», протекание которого обусловлено процессом заряда емкости, т.е. изменением разности потенциалов между обкладками. Между обкладками никакого движения частиц не происходит, но ток через конденсатор протекает.

Различают постоянный и переменный ток.

Постоянный ток - это ток, направление которого не изменяется со временем. Направление же переменного тока изменяется во времени. Величиной, характеризующей переменный ток, является частота (в системе СИ измеряется в герцах), в том случае, когда его сила изменяется периодически. Переменный ток высокой частоты вытесняется на поверхность проводника. Токи высокой частоты применяется в машиностроении для термообработки поверхностей деталей и сварки, в металлургии для плавки металлов.

Ток характеризуется силой тока, которая в системе СИ измеряется в амперах (А), и плотностью тока, которая в системе СИ измеряется в амперах на квадратный метр. Один ампер соответствует перемещению через поперечное сечение проводника в течение одной секунды заряда электричества величиной в один кулон (Кл):

1А = 1Кл / с .

В общем случае, обозначив ток буквой i, а заряд q, получим:

i = dq / dt .

По типу носителей электрических зарядов и среды их перемещения различают токи проводимости и токи смещения. Проводимость делят на электронную и ионную. Для установившихся режимов различают два вида токов: постоянный и переменный. Постоянным называют ток, который может изменяться по величине, но не изменяет своего знака сколь угодно долгое время. Переменным называют ток, который периодически изменяется как по величине, так и по знаку. Переменные токи подразделяют на синусоидальные и несинусоидальные. Синусоидальным называют ток, изменяющийся по гармоническому закону:

i = Im sin ωt ,

где Im, — амплитудное (наибольшее) значение тока, А,

Скорость изменения переменного тока характеризуется его частотой, определяемой как число полных повторяющихся колебаний в единицу времени. Частота обозначается буквой f и измеряется в герцах (Гц). Так, частота тока в сети 50 Гц соответствует 50 полным колебаниям в секунду. Угловая частота ω — скорость изменения тока в радианах в секунду и связана с частотой простым соотношением:

ω = 2πf

Установившиеся (фиксированные) значения постоянного и переменного токов обозначают прописной буквой I неустановившиеся (мгновенные) значения — буквой i. Условно положительным направлением тока считают направление движения положительных зарядов.

Переменный ток - это ток, который изменяется по закону синуса с течением времени.

Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону.

Поскольку переменный ток изменяется во времени, простые способы решения задач, пригодные для цепей постоянного тока, здесь непосредственно неприменимы. При очень высоких частотах заряды могут совершать колебательное движение - перетекать из одних мест цепи в другие и обратно. При этом, в отличие от цепей постоянного тока, токи в последовательно соединённых проводниках могут оказаться неодинаковыми. Ёмкости, присутствующие в цепях переменного тока, усиливают этот эффект. Кроме того, при изменении тока сказываются эффекты самоиндукции, которые становятся существенными даже при низких частотах, если используются катушки с большой индуктивностью. При сравнительно низких частотах цепи переменного тока можно по-прежнему рассчитывать с помощью правил Кирхгофа, которые, однако, необходимо соответствующим образом модифицировать.

Цепь, в которую входят разные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы, можно рассматривать, как если бы она состояла из обобщённых резистора, конденсатора и катушки индуктивности, соединённых последовательно. Рассмотрим свойства такой цепи, подключённой к генератору синусоидального переменного тока. Чтобы сформулировать правила, позволяющие рассчитывать цепи переменного тока, нужно найти соотношение между падением напряжения и током для каждого из компонентов такой цепи.

Конденсатор играет совершенно разные роли в цепях переменного и постоянного токов. Если, например, к цепи подключить электрохимический элемент, то конденсатор начнёт заряжаться, пока напряжение на нём не станет равным ЭДС элемента. Затем зарядка прекратится и ток упадёт до нуля. Если же цепь подключена к генератору переменного тока, то в один полупериод электроны будут вытекать из левой обкладки конденсатора и накапливаться на правой, а в другой - наоборот. Эти перемещающиеся электроны и представляют собой переменный ток, сила которого одинакова по обе стороны конденсатора. Пока частота переменного тока не очень велика, ток через резистор и катушку индуктивности также одинаков.

В устройствах-потребителях переменного тока переменный ток часто выпрямляется выпрямителями для получения постоянного тока.

Проводники электрического тока

Материал, в котором течёт ток, называется проводником. Некоторые материалы при низких температурах переходят в состояние сверхпроводимости. В таком состоянии они не оказывают почти никакого сопротивления току, их сопротивление стремится к нулю. Во всех остальных случаях проводник оказывает сопротивление течению тока и в результате часть энергии электрических частиц превращается в тепло. Силу тока можно рассчитать по закону Ома для участка цепи и закону Ома для полной цепи.

Скорость движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частицы, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света в данной среде, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны.

Как ток влияет на организм человека

Ток, пропущенный через организм человека или животного, может вызвать электрические ожоги, фибрилляцию или смерть. С другой стороны, электрический ток используют в реанимации; для лечения психических заболеваний, особенно депрессии; электростимуляцию определённых областей головного мозга применяют для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия; водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии. В организме человека и животных ток используется для передачи нервных импульсов.

По технике безопасности, минимально ощутимый человеком ток составляет 1 мА. Опасным для жизни человека ток становится начиная с силы примерно 0,01 А. Смертельным для человека ток становится начиная с силы примерно 0,1 А. Безопасным считается напряжение менее 42 В.

Источник информации: «Школа для электрика. Все секреты мастерства ». Информационный электротехнический сайт. Устройство, проектирование, монтаж, наладка, эксплуатация и ремонт электрооборудования.

Не трогай оголенные провода мокрыми руками - от этого они ржавеют и портятся