Varijabilna Struja.
Osnove električne energije.

Predmet

Kao što znamo struja (električna) može biti izmjenična ili stalna. Trenutno se izmjenična električna struja vrlo široko koristi. To se objašnjava činjenicom da se električna energija promjenjive prirode može transportirati bez ikakvih značajnih gubitaka. Izmjenična električna struja može se dobiti pomoću električnih generatora naizmjenična struja koristeći učinak elektromagnetske indukcije. Rad ove instalacije je jednostavan.

Okvir od žice giba se u jednoličnom elektromagnetskom polju određenom konstantnom brzinom. Krajevi okvira fiksirani su na posebnim prstenovima koji se okreću zajedno sa samim okvirom. Opruge su pričvršćene (prilično čvrsto) na ove vodljive prstenove, koji obavljaju zadatak električnih kontakata. Promjenjivi magnetski tok proći će kroz okvir, ali će magnetski tok koji proizvodi električni magnet ostati konstantan. Kao rezultat toga, inducirana emf se pojavljuje u našem okviru.

U slučaju da okvir koji nosi struju ima samo aktivni otpor, tada električna struja koja nastaje u ovom krugu pod utjecajem elektromotorna sila indukcija će se mijenjati s vremenom, kao i sama elektromotorna sila. Ova struja se naziva sinusoidna izmjenična električna struja. Period takve izmjenične električne struje je vremenski period tijekom kojeg sinusna struja napravi jedan potpuni titraj (označen s "T"). Broj potpunih oscilacija u jednoj sekundi naziva se frekvencija izmjenične električne struje i označava se slovom "f". Frekvencija struje se mjeri u hercima (Hz). U svakodnevnom životu i industriji koristi se izmjenična električna struja frekvencije 50 Hertza.

Karakteristike sinusoidalna struja mogu se vršiti radnje koje ne ovise o postojećem smjeru električne struje i, pak, mogu biti iste kao kod obične istosmjerne električne struje. Ovi fenomeni uključuju toplinske učinke. Recimo da izmjenična električna struja teče kroz vodič s određenim otporom. Nakon određenog vremena u ovom vodiču se oslobađa toplina. Možete učiniti takvu veličinu struje (konstantnu) da pri istoj električni vodič u istom vremenskom razdoblju tom se električnom strujom oslobodila ista količina topline kao i kod izmjenične sinusne struje.

Volti i ampermetri magnetoelektričnog sustava ne omogućuju mjerenje u električnim krugovima izmjenične struje. Razlog tome je činjenica da se sa svakom promjenom smjera struje u radnom svitku mijenja i smjer momenta, što utječe na ocjensku iglu instrument za mjerenje. Budući da pokazivač i zavojnica imaju veliku inerciju, uređaj jednostavno nema vremena odgovoriti na izmjeničnu električnu struju. U tu svrhu koriste se uređaji koji ne ovise o smjeru struje.

Specifičnost izmjenične sinusne struje je promjena smjera i jakosti struje. Ti se procesi razlikuju od istosmjerne električne struje. Pretpostavimo da je nemoguće ispravno napuniti električnu bateriju pomoću izmjenične sinusne struje. Ne može se koristiti u druge električne svrhe. Jakost izmjenične električne struje izravno ovisi ne samo o otporu i naponu, već i o raspoloživom induktivitetu vodiča koji su spojeni na strujni krug. Tipično, induktivitet uvelike smanjuje snagu izmjenične električne sinusne struje.

Budući da je otpor električnog kruga jednak omjeru napona i jakosti struje koja teče, izravnim spajanjem induktora na električni krug povećava se ukupni otpor. Razlog za ovu pojavu je prisutnost elektromotorne sile samoindukcije, koja sprječava povećanje električne struje. Ako se električni napon promijeni, tada efektivna struja jednostavno nema vremena doseći svoje maksimalne vrijednosti, koje bi stekla da nije učinka samoindukcije. Iz navedenog proizlazi da maksimalna vrijednost djelujuća sila izmjenična sinusna struja ograničena je električnim induktivitetom. To jest, što je veći induktivitet i frekvencija električni napon, manja će biti veličina struje koja teče u električnom krugu.

Naizmjenična struja- u širem smislu naziva se svaka struja koja se tijekom vremena mijenja u veličini i smjeru. U tehnici, izmjenična struja je struja koja se mijenja tijekom vremena prema harmonijskom zakonu ________________

Izmjenična struja su prisilne elektromagnetske oscilacije koje se javljaju kada je bilo koji uređaj spojen na mrežu izmjenični napon: ______________

Otpornik je vodič u kojem se ne stvara elektromotorna sila pri protjecanju izmjenične struje.

Dok struja teče kroz otpornik, mijenja se u fazi s primijenjenim naponom.

Otpor otpornika u izmjeničnoj mreži jednak je omjeru vrijednosti amplitude izmjeničnog napona na otporniku i vrijednosti amplitude struje u njemu: R=Umax R/Imax

Kapacitivna reaktancija jednaka je omjeru vrijednosti amplitude izmjeničnog napona na pločama kondenzatora i vrijednosti amplitude struje u krugu:

Struja u idealnom induktoru je izvan faze s primijenjenim naponom za

Induktivna reaktancija jednaka je omjeru vrijednosti amplitude izmjeničnog napona na induktoru i vrijednosti amplitude struje u njemu:

Impedancija je jednaka omjeru vrijednosti amplitude izmjeničnog napona na krajevima kruga i vrijednosti amplitude struje u njemu Z= Umax/Imax

Impedancija tkiva određena je samo aktivnom i kapacitivnom reaktancijom.

Ekvivalentni električni krug tkiva: Mogu se prikazati aktivna i kapacitivna svojstva bioloških tkiva električni dijagram. Sastoji se od otpornika koji imaju aktivni otpor i kondenzatora koji ima kapacitet. Krivulja 1 opisuje ovisnost otpora o frekvenciji prema ekvivalentnom krugu za živo tkivo. Krivulja 2 odgovara mrtvom tkivu.

Reografija je dijagnostička metoda koja se temelji na bilježenju promjena impedancije tkiva tijekom srčane aktivnosti.

2. Laminarna i turbulentna strujanja, Reynoldsov broj.Laminarno (slojevito) strujanje- tok u kojem slojevi tekućine teku bez miješanja, kližući jedan u odnosu na drugi. Turbulentno (vrtložno) strujanje je strujanje kod kojeg brzine čestica prelaze u oscilatorno gibanje, što je popraćeno pojavom zvuka.

Ulaznica br. 16

1. Smetnje svjetla- takva kombinacija svjetlosnih valova, zbog čega dolazi do prostorne preraspodjele energije, što dovodi do stvaranja stabilnog obrasca njihovog jačanja ili slabljenja.

2. Fotohemoterapija.

Ulaznica br. 17

1. Difrakcija svjetlosti– skup pojava koje su uzrokovane valnom prirodom svjetlosti i opažaju se kada se svjetlost širi u mediju s oštrim optičkim nehomogenostima.

2. Kretanje krvi u krvožilnom sustavu. Srce je pumpa koja ritmički radi, u kojoj se radne faze - sistola (kontrakcija srčanog mišića) - izmjenjuju s fazama mirovanja - dijastola (opuštanje mišića). Tijekom sistole krv sadržana u lijevoj klijetki potiskuje se u aortu, nakon čega se aortni zalistak zatvara. Volumen krvi koji se potisne u aortu tijekom jedne kontrakcije srca naziva se jačina udara(60-70 ml). Krv koja ulazi u aortu rasteže njezine stijenke, a tlak u aorti raste. Taj se pritisak naziva sistolički(TUŽNO, R s). Povećani tlak širi se duž arterijskog dijela vaskularni sustav. Ovo širenje nastaje zbog elastičnosti stijenki arterija i naziva se pulsni val.

Pulsni val je val povišenog (iznad atmosferskog) tlaka koji se širi kroz aortu i arterije, a uzrokovan je izbacivanjem krvi iz lijeve klijetke tijekom sistole.

Ulaznica br. 18

1.Polarizacija svjetlosti. Prirodno svjetlo je kombinacija Elektromagnetski valovi sa svim mogućim smjerovima svjetlosnih vektora (E), a svi su smjerovi jednaki.

Ravno polarizirana svjetlost skup je elektromagnetskih valova s ​​istom orijentacijom svih svjetlosnih vektora.

Ravnina u kojoj leže svjetlosni vektor (E) i smjer prostiranja svjetlosti naziva se ravnina polarizacije.

Polarizator je uređaj koji prenosi komponentu vektora svjetlosti koja leži u određenoj ravnini, koja se naziva glavna ravnina polarizatora.

2. Fotohemoterapija. Za bolesti praćene povećanjem viskoznosti krvi, koristi se metoda fotohemoterapije za smanjenje viskoznosti krvi. Sastoji se od uzimanja male količine krvi od pacijenta (cca 2 ml/kg tjelesne težine), izlaganja UV zračenju i ubrizgavanja natrag u krvotok. Približno 5 minuta nakon davanja 100-200 ml ozračene krvi pacijentima, opaža se značajno smanjenje viskoznosti u cijelom volumenu (oko 5 l) cirkulirajuće krvi. Istraživanja ovisnosti viskoznosti o brzini krvi pokazala su da se tijekom fotohemoterapije viskoznost najjače smanjuje (za oko 30%) u sporoj krvi, a uopće se ne mijenja u brzoj krvi. UV zračenje uzrokuje smanjenje sposobnosti crvenih krvnih stanica da se agregiraju i povećava deformabilnost crvenih krvnih stanica. Osim toga, dolazi do smanjenja stvaranja krvnih ugrušaka. Svi ovi fenomeni dovode do značajnog poboljšanja makro- i mikrocirkulacije krvi.

Ulaznica br. 19

Malusov zakon.

Kada ravno polarizirana svjetlost upadne na analizator, intenzitet propuštene zrake (I prop) jednak je umnošku intenziteta upadne svjetlosti (I pad) pomnoženog s kvadratom kosinusa kuta između ravnine polarizacije i glavne ravnine analizatora. ______________________

2. Fizikalne osnove kliničke metode mjerenja krvnog tlaka:

a) U početku nema prekomjernog tlaka P i zraka u manšeti, a protok krvi nije prekinut.

b) Dok se zrak upumpava u manšetu, ona komprimira brahijalnu arteriju. Kada tlak u manšeti prijeđe sistolički tlak (P s), krvotok se zaustavlja.

c) Ispuštanjem zraka smanjuje se tlak u manšeti. Nakon što tlak u manšeti postane nešto manji od sistoličkog tlaka (P d< 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»).

d) Kada tlak u manšeti postane manji od dijastoličkog tlaka P d, manšeta više neće kompresirati arteriju. Protok krvi više neće biti prekinut, a buka povezana s vrtlozima će prestati. U trenutku kada šum prestane, dijastolički tlak („niži tlak”) se bilježi na manometru.

Ulaznica br. 20

1.Geometrijska optika- dio u kojem se proučavaju zakonitosti prostiranja svjetlosti na temelju ideje svjetlosne zrake kao linije duž koje se širi energija svjetlosnog vala.

Struja je usmjereno kretanje električki nabijenih čestica pod utjecajem električno polje. Takve čestice mogu biti: u vodičima - elektroni, u elektrolitima - ioni (kationi i anioni), u poluvodičima - elektroni i takozvane "rupe" ("elektronsko-rupna vodljivost").

Postoji i "prednaponska struja", čiji je tok posljedica procesa punjenja kondenzatora, tj. mijenjanje razlike potencijala između ploča. Nema kretanja čestica između ploča, već kroz kondenzator teče struja.

Razlikuju se istosmjerna i izmjenična struja.

D.C je struja čiji se smjer ne mijenja s vremenom. Smjer izmjenične struje mijenja se tijekom vremena. Veličina koja karakterizira izmjeničnu struju je frekvencija (mjerena u hercima u SI sustavu), u slučaju kada se njezina jakost periodički mijenja. Visokofrekventna izmjenična struja je prisiljena na površinu vodiča. Struje visoke frekvencije koriste se u strojogradnji za toplinsku obradu površina dijelova i zavarivanje, au metalurgiji za taljenje metala.

Struju karakterizira jakost struje koja se u SI sustavu mjeri u amperima (A) i gustoća struje koja se u SI sustavu mjeri u amperima po četvorni metar. Jedan amper odgovara kretanju naboja elektriciteta jednakog jednom kulonu (C) kroz poprečni presjek vodiča za jednu sekundu:

1A = 1Kl/s.

U općem slučaju, označavajući struju slovom i i naboj q, dobivamo:

i = dq / dt.

Prema vrsti medija električni naboji i medija njihova gibanja razlikuju struje provođenja i struje pomaka. Vodljivost se dijeli na elektronsku i ionsku. Za stacionarne uvjete razlikuju se dvije vrste struja: istosmjerna i izmjenična. Konstanta je struja koja može varirati u veličini, ali ne mijenja predznak proizvoljno dugo vremena. Izmjenična struja je struja koja periodički mijenja i veličinu i predznak. Izmjenične struje se dijele na sinusne i nesinusne. Struja koja se mijenja prema harmonijskom zakonu naziva se sinusoidnom:

i = Im sin ωt,

gdje je Im vrijednost struje amplitude (maksimalna), A,

Brzina promjene izmjenične struje karakterizirana je njezinom frekvencijom, definiranom kao broj potpunih ponavljajućih oscilacija u jedinici vremena. Frekvencija je označena slovom f i mjeri se u hercima (Hz). Dakle, trenutna frekvencija u mreži od 50 Hz odgovara 50 potpunih oscilacija u sekundi. Kutna frekvencija ω je brzina promjene struje u radijanima po sekundi i povezana je s frekvencijom jednostavnim odnosom:

ω = 2πf

Stabilne (fiksne) vrijednosti istosmjerne i izmjenične struje pokazuju veliko slovo I nestalne (trenutne) vrijednosti - slovom i. Konvencionalno se pozitivnim smjerom struje smatra smjer kretanja pozitivnih naboja.

Naizmjenična struja- ovo je struja koja se mijenja prema zakonu sinusa tijekom vremena.

Izmjenična struja također se odnosi na struju u konvencionalnim jednofaznim i trofaznim mrežama. U tom se slučaju parametri izmjenične struje mijenjaju prema harmonijskom zakonu.

Budući da se izmjenična struja mijenja tijekom vremena, jednostavnih načina Rješenja problema prikladna za sklopove istosmjerna struja, ovdje nisu izravno primjenjivi. Na vrlo visoke frekvencije naboji mogu vršiti oscilatorno gibanje – teći s jednog mjesta u krugu na drugo i natrag. U ovom slučaju, za razliku od krugova istosmjerne struje, struje u serijski spojenim vodičima možda neće biti iste. Kapacitivnosti prisutne u krugovima izmjenične struje pojačavaju ovaj učinak. Osim toga, kada se struja mijenja, osjećaju se učinci samoindukcije, koji postaju značajni čak i kada niske frekvencije, ako se koriste zavojnice s visokim induktivitetom. Na relativno niskim frekvencijama, izmjenični krugovi još uvijek se mogu izračunati korištenjem Kirchhoffovih pravila, koja se, međutim, moraju u skladu s tim modificirati.

Krug koji uključuje različite otpornike, induktore i kondenzatore može se tretirati kao da se sastoji od općenitog otpornika, kondenzatora i induktora spojenih u seriju. Razmotrimo svojstva takvog kruga spojenog na generator sinusne izmjenične struje. Da biste formulirali pravila za izračun krugova izmjenične struje, morate pronaći odnos između pada napona i struje za svaku od komponenti takvog kruga.

Kondenzator igra potpuno različite uloge u AC i DC krugovima. Ako je, na primjer, elektrokemijski element spojen na krug, kondenzator će se početi puniti sve dok napon na njemu ne postane jednak emf elementa. Tada će se punjenje zaustaviti i struja će pasti na nulu. Ako je krug spojen na generator izmjenične struje, tada će u jednom poluciklusu elektroni istjecati iz lijeve ploče kondenzatora i nakupljati se na desnoj, au drugom - obrnuto. Ovi pokretni elektroni predstavljaju izmjeničnu struju, čija je jakost jednaka na obje strane kondenzatora. Sve dok frekvencija izmjenične struje nije jako visoka, struja kroz otpornik i induktor također je ista.

U uređajima koji troše izmjeničnu struju, izmjeničnu struju često ispravljaju ispravljači za proizvodnju istosmjerne struje.

Vodiči električne struje

Materijal u kojem teče struja naziva se vodič. Neki materijali niske temperature prijeći u stanje supravodljivosti. U tom stanju ne pružaju gotovo nikakav otpor struji; njihov otpor teži nuli. U svim ostalim slučajevima, vodič se opire protoku struje i, kao rezultat toga, dio energije električnih čestica pretvara se u toplinu. Struja se može izračunati pomoću Ohmovog zakona za dio strujnog kruga i Ohmovog zakona za cijeli krug.

Brzina gibanja čestica u vodičima ovisi o materijalu vodiča, masi i naboju čestice, okolnoj temperaturi, primijenjenoj razlici potencijala i mnogo je manja od brzine svjetlosti. Unatoč tome, sama brzina širenja električne struje jednaka je brzini svjetlosti u određenom mediju, odnosno brzini širenja fronte elektromagnetskog vala.

Kako struja utječe na ljudsko tijelo?

Struja koja prolazi kroz tijelo osobe ili životinje može izazvati električne opekline, fibrilaciju ili smrt. S druge strane, električna struja se koristi u intenzivnoj njezi; za liječenje psihičkih bolesti, osobito depresije; električna stimulacija određenih područja mozga koristi se za liječenje bolesti kao što su Parkinsonova bolest i epilepsija; pacemaker koji stimulira srčani mišić impulsna struja, koristi se za bradikardiju. Kod ljudi i životinja struja se koristi za prijenos živčanih impulsa.

Prema sigurnosnim propisima, minimalna struja koju čovjek može osjetiti je 1 mA. Struja postaje opasna za ljudski život počevši od sile od približno 0,01 A. Struja postaje smrtonosna za osobu počevši od sile od približno 0,1 A. Napon manji od 42 V smatra se sigurnim.

Izvor informacija: “Škola za električare. Sve tajne majstorstva." Stranica s informacijama o elektrotehnici. Izrada, projektiranje, montaža, podešavanje, pogon i popravak električne opreme.

Ne dirajte gole žice mokre ruke- zbog toga hrđaju i kvare se