Zmienny Prąd elektryczny.
Podstawy elektryczności.

Temat

Jak wiemy, prąd (elektryczny) może być przemienny lub stały. Obecnie prąd przemienny jest bardzo szeroko stosowany. Tłumaczy się to tym, że energię elektryczną o zmiennym charakterze można przesyłać praktycznie bez znaczących strat. Zmienny prąd elektryczny można uzyskać za pomocą generatorów elektrycznych AC wykorzystując efekt indukcji elektromagnetycznej. Obsługa tej instalacji jest prosta.

Rama druciana porusza się w jednolitym polu elektromagnetycznym z pewną stałą prędkością. Końce ramy są zamocowane na specjalnych pierścieniach, które obracają się razem z samą ramą. Do tych przewodzących pierścieni przymocowane są (dość ciasno) sprężyny, które pełnią funkcję styków elektrycznych. Zmieniający się strumień magnetyczny przejdzie przez ramę, ale strumień magnetyczny zostanie wytworzony magnes elektryczny, nie ulegnie zmianie. W wyniku tego w naszej ramce pojawia się indukowany emf.

W przypadku, gdy rama przewodząca prąd ma tylko aktywny opór, wówczas prąd elektryczny powstający w tym obwodzie jest pod wpływem siła elektromotoryczna indukcja będzie się zmieniać w czasie, podobnie jak sama siła elektromotoryczna. Prąd ten nazywany jest sinusoidalnym prądem przemiennym. Okres takiego przemiennego prądu elektrycznego to okres czasu, podczas którego prąd sinusoidalny wykonuje jedno pełne oscylowanie (oznaczane jako „T”). Liczba pełnych oscylacji w ciągu jednej sekundy nazywana jest częstotliwością przemiennego prądu elektrycznego i jest oznaczona literą „f”. Częstotliwość prądu mierzy się w hercach (Hz). W życiu codziennym i przemyśle wykorzystuje się przemienny prąd elektryczny o częstotliwości 50 Hz.

Charakterystyka prąd sinusoidalny można wykonywać działania, które nie zależą od istniejącego kierunku prądu elektrycznego i z kolei mogą być takie same, jak w przypadku zwykłego prądu stałego. Zjawiska te obejmują efekty termiczne. Załóżmy, że przemienny prąd elektryczny przepływa przez przewodnik o pewnym oporze. Po pewnym czasie w tym przewodniku wydziela się ciepło. Można ustawić taką siłę prądu (stałą), że jednocześnie przewodnik elektryczny w tym samym czasie przez ten prąd elektryczny wydzieliła się taka sama ilość ciepła, jak w przypadku przemiennego prądu sinusoidalnego.

Wolty i amperomierze układu magnetoelektrycznego nie umożliwiają dokonywania pomiarów w obwodach elektrycznych prądu przemiennego. Powodem tego jest fakt, że przy każdej zmianie kierunku prądu w cewce roboczej zmienia się również kierunek momentu obrotowego, co wpływa na igłę oceniającą przyrząd pomiarowy. Ponieważ wskaźnik i cewka mają dużą bezwładność, urządzenie po prostu nie ma czasu na reakcję na przemienny prąd elektryczny. W tym celu stosuje się urządzenia niezależne od kierunku prądu.

Specyfika przemiennego prądu sinusoidalnego polega na zmianie kierunku i siły prądu. Procesy te odróżniają go od prądu stałego. Załóżmy, że nie jest możliwe prawidłowe naładowanie akumulatora elektrycznego za pomocą przemiennego prądu sinusoidalnego. Nie można go używać do innych celów elektrycznych. Siła przemiennego prądu elektrycznego zależy bezpośrednio nie tylko od rezystancji i napięcia, ale także od dostępnej indukcyjności przewodów podłączonych do obwód elektryczny. Zazwyczaj indukcyjność znacznie zmniejsza siłę przemiennego elektrycznego prądu sinusoidalnego.

Ponieważ rezystancja obwodu elektrycznego jest równa stosunkowi napięcia do natężenia przepływającego prądu, bezpośrednie podłączenie cewki indukcyjnej do obwodu elektrycznego zwiększa całkowity opór. Przyczyną tego zjawiska jest obecność siły elektromotorycznej samoindukcji, która zapobiega wzrostowi prądu elektrycznego. Jeśli napięcie elektryczne się zmieni, wówczas prąd skuteczny po prostu nie ma czasu, aby osiągnąć maksymalne wartości, które osiągnąłby, gdyby nie wystąpił efekt samoindukcji. Z powyższego wynika, że ​​wartość maksymalna siła działająca przemienny prąd sinusoidalny jest ograniczony przez indukcyjność elektryczną. Oznacza to, że im większa indukcyjność i częstotliwość napięcie elektryczne, tym mniejsza będzie wielkość prądu płynącego w obwodzie elektrycznym.

AC- w szerokim znaczeniu nazywany jest każdy prąd, który zmienia się w czasie pod względem wielkości i kierunku. W inżynierii prąd przemienny to prąd zmieniający się w czasie zgodnie z prawem harmonicznym ________________

Prąd przemienny to wymuszone oscylacje elektromagnetyczne, które występują, gdy dowolne urządzenie jest podłączone do sieci Napięcie prądu przemiennego: ______________

Rezystor to przewodnik, w którym podczas przepływu prądu przemiennego nie jest generowana żadna siła elektromotoryczna.

Gdy prąd przepływa przez rezystor, zmienia się on w fazie wraz z przyłożonym napięciem.

Rezystancja rezystora w sieci prądu przemiennego jest równa stosunkowi wartości amplitudy napięcia przemiennego na rezystorze do wartości amplitudy prądu w nim płynącego: R=Umax R/Imax

Reaktancja pojemnościowa jest równa stosunkowi wartości amplitudy napięcia przemiennego na płytkach kondensatora do wartości amplitudy prądu w obwodzie:

Prąd w idealnej cewce jest przesunięty w fazie z przyłożonym napięciem

Reaktancja indukcyjna jest równa stosunkowi wartości amplitudy napięcia przemiennego na cewce do wartości amplitudy prądu w niej:

Impedancja jest równa stosunkowi wartości amplitudy napięcia przemiennego na końcach obwodu do wartości amplitudy prądu w nim Z= Umax/Imax

Impedancję tkanki określa się wyłącznie na podstawie reaktancji czynnej i pojemnościowej.

Równoważny obwód elektryczny tkanek: Można przedstawić aktywne i pojemnościowe właściwości tkanek biologicznych schemat elektryczny. Składa się z rezystorów o rezystancji czynnej i kondensatora o pojemności. Krzywa 1 opisuje zależność rezystancji od częstotliwości zgodnie z obwodem zastępczym dla żywej tkanki. Krzywa 2 odpowiada martwej tkance.

Reografia – metoda diagnostyczna, w oparciu o rejestrację zmian impedancji tkanki podczas czynności serca.

2.Przepływy laminarne i turbulentne, liczba Reynoldsa.Przepływ laminarny (warstwowy).- przepływ, w którym warstwy cieczy przepływają bez mieszania, ślizgając się względem siebie. Przepływ turbulentny (wirowy) to przepływ, w którym prędkości cząstek wchodzą w ruch oscylacyjny, czemu towarzyszy pojawienie się dźwięku.

Bilet nr 16

1. Zakłócenia świetlne- takie połączenie fal świetlnych, w wyniku którego następuje przestrzenna redystrybucja energii, prowadząca do powstania stabilnego wzoru ich wzmocnienia lub osłabienia.

2. Fotohemoterapia.

Bilet nr 17

1. Dyfrakcja światła– zespół zjawisk spowodowanych falową naturą światła, obserwowanych podczas rozchodzenia się światła w ośrodku o ostrych niejednorodnościach optycznych.

2.Ruch krwi w układzie naczyniowym. Serce jest rytmicznie pracującą pompą, w której fazy pracy – skurcz (skurcz mięśnia sercowego) – przeplatają się z fazami spoczynku – rozkurcz (rozkurcz mięśni). Podczas skurczu krew zawarta w lewej komorze jest wypychana do aorty, po czym zastawka aortalna zamyka się. Nazywa się objętość krwi, która jest wpychana do aorty podczas jednego skurczu serca objętość wyrzutowa(60-70 ml). Krew wpływająca do aorty rozciąga jej ściany, a ciśnienie w aorcie wzrasta. To ciśnienie nazywa się skurczowy(SAD, Rs). Zwiększone ciśnienie rozprzestrzenia się wzdłuż części tętniczej układ naczyniowy. Ta propagacja wynika z elastyczności ścian tętnic i nazywa się falą tętna.

Fala tętna to fala zwiększonego (powyżej atmosferycznego) ciśnienia rozchodząca się przez aortę i tętnice, spowodowana wyrzutem krwi z lewej komory podczas skurczu.

Bilet nr 18

1.Polaryzacja światła. Naturalne światło to kombinacja fale elektromagnetyczne ze wszystkimi możliwymi kierunkami wektorów światła (E) i wszystkie kierunki są równe.

Światło spolaryzowane płasko to zbiór fal elektromagnetycznych o tej samej orientacji wszystkich wektorów światła.

Płaszczyzna, w której leży wektor światła (E) i kierunek propagacji światła, nazywana jest płaszczyzną polaryzacji.

Polaryzator to urządzenie przepuszczające składową wektora światła leżącą w określonej płaszczyźnie, zwanej główną płaszczyzną polaryzatora.

2. Fotohemoterapia. W przypadku chorób, którym towarzyszy wzrost lepkości krwi, stosuje się metodę fotohemoterapii w celu zmniejszenia lepkości krwi. Polega na pobraniu od pacjenta niewielkiej ilości krwi (około 2 ml/kg masy ciała), poddaniu jej działaniu promieni UV i wstrzyknięciu z powrotem do krwioobiegu. Po około 5 minutach od podania pacjentowi 100-200 ml napromieniowanej krwi obserwuje się znaczny spadek lepkości w całej objętości (około 5 l) krwi krążącej. Badania zależności lepkości od prędkości krwi wykazały, że podczas fotohemoterapii lepkość zmniejsza się najsilniej (o około 30%) w krwi wolno przepływającej i nie zmienia się wcale w krwi szybko poruszającej się. Promieniowanie UV powoduje zmniejszenie zdolności czerwonych krwinek do agregacji i zwiększa ich odkształcalność. Ponadto zmniejsza się tworzenie się skrzepów krwi. Wszystkie te zjawiska prowadzą do znacznej poprawy zarówno makro-, jak i mikrokrążenia krwi.

Bilet nr 19

Prawo Malusa.

Gdy na analizator pada światło spolaryzowane płasko, natężenie transmitowanej wiązki (I prop) jest równe iloczynowi natężenia światła padającego (I pad) pomnożonego przez kwadrat cosinusa kąta między płaszczyzną polaryzacji i płaszczyzny głównej analizatora. ________

2. Fizyczne podstawy klinicznej metody pomiaru ciśnienia krwi:

a) Początkowo w mankiecie nie występuje nadciśnienie P i powietrze, a przepływ krwi nie jest zakłócany.

b) Powietrze pompowane do mankietu powoduje ucisk tętnicy ramiennej. Kiedy ciśnienie w mankiecie przekracza ciśnienie skurczowe (P s), przepływ krwi zatrzymuje się.

c) Wypuszczenie powietrza powoduje zmniejszenie ciśnienia w mankiecie. Gdy ciśnienie w mankiecie spadnie nieco poniżej ciśnienia skurczowego (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) Kiedy ciśnienie w mankiecie spadnie poniżej ciśnienia rozkurczowego Pd, mankiet nie będzie już uciskał tętnicy. Przepływ krwi nie będzie już zakłócany, a hałas związany z wirami ustanie. W momencie ustania hałasu, na manometrze rejestrowane jest ciśnienie rozkurczowe („niższe ciśnienie”).

Bilet nr 20

1. Optyka geometryczna- część, w której badane są prawa propagacji światła w oparciu o koncepcję promienia świetlnego jako linii, wzdłuż której rozchodzi się energia fali świetlnej.

Prąd to ukierunkowany ruch cząstek naładowanych elektrycznie pod wpływem pole elektryczne. Cząstkami takimi mogą być: w przewodnikach – elektrony, w elektrolitach – jony (kationy i aniony), w półprzewodnikach – elektrony oraz tzw. „dziury” („przewodnictwo elektron-dziura”).

Istnieje również „prąd polaryzacji”, którego przepływ wynika z procesu ładowania kondensatora, tj. zmianę różnicy potencjałów pomiędzy płytkami. Pomiędzy płytami nie ma ruchu cząstek, ale przez kondensator przepływa prąd.

Wyróżnia się prąd stały i przemienny.

DC jest prądem, którego kierunek nie zmienia się w czasie. Kierunek prądu przemiennego zmienia się w czasie. Wielkością charakteryzującą prąd przemienny jest częstotliwość (mierzona w hercach w układzie SI), w przypadku gdy jego natężenie zmienia się okresowo. Prąd przemienny o wysokiej częstotliwości jest wtłaczany na powierzchnię przewodnika. Prądy o wysokiej częstotliwości są stosowane w budowie maszyn do obróbki cieplnej powierzchni części i spawania oraz w metalurgii do topienia metali.

Prąd charakteryzuje się natężeniem prądu, które w układzie SI mierzone jest w amperach (A) oraz gęstością prądu, która w układzie SI jest mierzona w amperach na metr kwadratowy. Jeden amper odpowiada przepływowi ładunku elektrycznego o wartości jednego kulomba (C) przez przekrój poprzeczny przewodnika w ciągu jednej sekundy:

1A = 1Kl/s.

W ogólnym przypadku, oznaczając prąd literą i, a ładunek q, otrzymujemy:

i = dq / dt.

Według typu nośnika ładunki elektryczne a media ich ruchu rozróżniają prądy przewodzenia i prądy przemieszczenia. Przewodnictwo dzieli się na elektroniczne i jonowe. Dla warunków ustalonych rozróżnia się dwa rodzaje prądów: stały i przemienny. Stała to prąd, który może zmieniać się pod względem wielkości, ale nie zmienia swojego znaku przez dowolnie długi czas. Prąd przemienny to prąd, który okresowo zmienia się zarówno pod względem wielkości, jak i znaku. Prądy przemienne dzielą się na sinusoidalne i niesinusoidalne. Prąd zmieniający się zgodnie z prawem harmonicznym nazywa się sinusoidalnym:

i = Jestem grzechem ωt,

gdzie Im, to amplituda (maksymalna) wartość prądu, A,

Szybkość zmian prądu przemiennego charakteryzuje się jego częstotliwością, określoną jako liczba pełnych powtarzających się oscylacji w jednostce czasu. Częstotliwość oznaczona jest literą f i jest mierzona w hercach (Hz). Zatem częstotliwość prądu w sieci 50 Hz odpowiada 50 pełnym oscylacjom na sekundę. Częstotliwość kątowa ω jest szybkością zmian prądu w radianach na sekundę i jest powiązana z częstotliwością prostą zależnością:

ω = 2πf

Wskazują stałe (stałe) wartości prądów stałych i przemiennych wielka litera I wartości niestałe (chwilowe) - z literą i. Konwencjonalnie dodatni kierunek prądu jest kierunkiem ruchu ładunków dodatnich.

AC- jest to prąd, który zmienia się w czasie zgodnie z prawem sinusoidalnym.

Prąd przemienny odnosi się również do prądu w konwencjonalnych sieciach jedno- i trójfazowych. W tym przypadku parametry prądu przemiennego zmieniają się zgodnie z prawem harmonicznym.

Ponieważ prąd przemienny zmienia się w czasie, proste sposoby Rozwiązania problemów odpowiednie dla obwodów DC, nie mają tu bezpośredniego zastosowania. W bardzo wysokie częstotliwościładunki mogą wykonywać ruch oscylacyjny - przepływać z jednego miejsca obwodu do drugiego i z powrotem. W takim przypadku, w przeciwieństwie do obwodów prądu stałego, prądy w przewodach połączonych szeregowo mogą nie być takie same. Pojemności obecne w obwodach prądu przemiennego wzmacniają ten efekt. Ponadto, gdy prąd się zmienia, odczuwalne są skutki samoindukcji, które nawet wtedy stają się znaczące niskie częstotliwości, jeśli stosowane są cewki o dużej indukcyjności. Przy stosunkowo niskich częstotliwościach obwody prądu przemiennego można nadal obliczać przy użyciu reguł Kirchhoffa, które jednak należy odpowiednio zmodyfikować.

Obwód zawierający różne rezystory, cewki indukcyjne i kondensatory można traktować tak, jakby składał się z uogólnionego rezystora, kondensatora i cewki indukcyjnej połączonych szeregowo. Rozważmy właściwości takiego obwodu podłączonego do sinusoidalnego generatora prądu przemiennego. Aby sformułować zasady obliczania obwodów prądu przemiennego, należy znaleźć zależność między spadkiem napięcia a prądem dla każdego elementu takiego obwodu.

Kondensator pełni zupełnie inną rolę w obwodach prądu przemiennego i stałego. Jeśli na przykład element elektrochemiczny zostanie podłączony do obwodu, kondensator zacznie się ładować, aż napięcie na nim stanie się równe sile emf elementu. Następnie ładowanie zostanie zatrzymane, a prąd spadnie do zera. Jeśli obwód jest podłączony do generatora prądu przemiennego, wówczas w jednym półcyklu elektrony wypłyną z lewej płytki kondensatora i zgromadzą się po prawej stronie, a w drugim - odwrotnie. Te poruszające się elektrony reprezentują prąd przemienny, którego siła jest taka sama po obu stronach kondensatora. Dopóki częstotliwość prądu przemiennego nie jest zbyt wysoka, prąd płynący przez rezystor i cewkę indukcyjną jest również taki sam.

W urządzeniach zużywających prąd przemienny prąd przemienny jest często prostowany przez prostowniki w celu wytworzenia prądu stałego.

Przewodniki prądu elektrycznego

Materiał, w którym płynie prąd, nazywany jest przewodnikiem. Niektóre materiały niskie temperatury wejść w stan nadprzewodnictwa. W tym stanie prawie nie stawiają oporu prądowi; ich rezystancja dąży do zera. We wszystkich innych przypadkach przewodnik stawia opór przepływowi prądu, w wyniku czego część energii cząstek elektrycznych zamienia się w ciepło. Prąd można obliczyć, korzystając z prawa Ohma dla części obwodu i prawa Ohma dla całego obwodu.

Prędkość ruchu cząstek w przewodnikach zależy od materiału przewodnika, masy i ładunku cząstki, temperatury otoczenia, przyłożonej różnicy potencjałów i jest znacznie mniejsza niż prędkość światła. Mimo to prędkość propagacji samego prądu elektrycznego jest równa prędkości światła w danym ośrodku, czyli prędkości propagacji czoła fali elektromagnetycznej.

Jak prąd wpływa na organizm ludzki?

Prąd przepływający przez ciało człowieka lub zwierzęcia może spowodować oparzenia elektryczne, migotanie lub śmierć. Z drugiej strony, na intensywnej terapii wykorzystuje się prąd elektryczny; do leczenia chorób psychicznych, zwłaszcza depresji; stymulacja elektryczna niektórych obszarów mózgu jest stosowana w leczeniu chorób takich jak choroba Parkinsona i epilepsja; rozrusznik serca stymulujący mięsień sercowy prąd pulsacyjny, stosowany w bradykardii. U ludzi i zwierząt prąd służy do przekazywania impulsów nerwowych.

Zgodnie z przepisami bezpieczeństwa minimalny prąd odczuwalny przez człowieka wynosi 1 mA. Prąd staje się niebezpieczny dla życia ludzkiego począwszy od siły około 0,01 A. Prąd staje się śmiertelny dla człowieka począwszy od siły około 0,1 A. Za bezpieczne uważa się napięcie mniejsze niż 42 V.

Źródło informacji: „Szkoła dla elektryków. Wszystkie sekrety mistrzostwa.” Witryna z informacjami elektrycznymi. Budowa, projektowanie, instalacja, regulacja, obsługa i naprawa urządzeń elektrycznych.

Nie dotykaj gołych przewodów mokre ręce- powoduje to ich rdzewienie i niszczenie