Радиоэлектроника для начинающих (и не только)

6. На рис. 2.48 представлены 4 схемы. Найдите сопротивление внешней цепи каждой схемы. Все резисторы имеют одинаковое сопротивление, равное 12 Ом. Сопротивление диодов в прямом направлении равно нулю, в обратном — бесконечности.

Рис. 2.49.Чему равно сопротивление цепи?

Глава 3 Переменный ток

Из этой главы вы узнаете, чем отличается переменный ток от постоянного, об основных параметрах переменного тока, познакомитесь с основными элементами электрической цепи, рассмотрите их параметры, выясните основные закономерности в цепях переменного тока.

3.1. ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК СИНУСОИДАЛЬНОЙ ФОРМЫ. ПОЛУЧЕНИЕ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

Если в источниках постоянного тока — гальванических элементах, батареях, аккумуляторах — сила тока (напряжение, э.д.с.) не меняют своего направления, ток во внешней цепи всегда течет от положительного зажима к отрицательному, то в источнике переменного тока, который, например, вырабатывает напряжение для городской сети, ток много раз в секунду (50 раз) меняет свое направление и величину (рис. 3.1). Этот ток изменяется по синусоидальному (гармоническому) закону.

Рис. 3.1.Ток много раз в секунду (50 раз) меняет свое направление и величину

Маятник часов — «ходиков» нарисовал бы на стене синусоиду, если их опускать вертикально вниз по стене (рис. 3.2); металлический шар, закрепленный между двумя горизонтально расположенными пружинами (рис. 3.3, а), будет тоже колебаться по убывающей синусоиде, если шар отвести в сторону одной какой-либо пружины и отпустить его.

Рис. 3.2.Маятник часов — «ходиков» рисует на стене синусоиду

Рис. 3.3, а. Металлический шар, закрепленный между двумя горизонтально расположенными пружинами, колеблется по убывающей синусоиде, если шар отвести в сторону

Груз, подвешенный на пружине, будет рисовать убывающую синусоиду (рис. 3.3, б).

Рис. 3.3, б. Груз, подвешенный ив пружине, будет рисовать убывающую синусоиду

На рис. 3.4, а показано получение (генерирование) переменного тока.

Рис. 3.4, а. Принцип работы генератора переменного тока

Если рамка в начальный момент генерирования находится в положении 1, t = 0, то мгновенное значение силы тока i = I₀sinwt; еcли же рамка находится в положении 2, t = 0, то i = I₀coswt.

При вращении рамки в магнитном поле постоянного магнита меняется магнитный поток. В рамке наводится переменная э.д.с. (электродвижущая сила индукции). Если цепь замкнута, то возникает индукционный ток, который непрерывно меняется по модулю, а через T/2 — по направлению.

Устройство генератора (рис. 3.4, б):

1. Обмотка статора с большим числом витков, размещенных в его пазах. В ней наводится э.д.с.

2. Станина, внутри которой размещены статор и ротор.

3. Ротор (вращающаяся часть генератора) создает магнитное поле от электромашины постоянного тока. Может иметь р пар полюсов.

4. Статор состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов. Пластины — из электротехнической стали.

5. Клеммный щиток на корпусе станины для снятия напряжения.

Рис. 3.4, б. Устройство генератора переменного тока

При равномерном вращении ротора в обмотках статора наводится э.д.с.:

е = E_mSinwt = E_mSin2pnt,

где E_m — максимальное значение эл.с.; n — число оборотов ротора в секунду.

Частота эл.с. равна: f = n∙р, где р — число пар полюсов. На гидроэлектростанциях в генераторе число пар полюсов равно 40–50, а на тепловых — 10–16.

Если для характеристики постоянного тока достаточно было знать напряжение на зажимах источника и его полярность, то для характеристики переменного тока этого недостаточно. Переменный ток характеризуют такими параметрами, как амплитуда, частота, период, фаза, мгновенное и действующее значение.

Так как сила тока (напряжение, э.д.с.) меняется во времени, то мгновенное значение и амплитуда говорят о его возможностях в данный момент времени.

Чтобы знать возможности переменного тока за длительный промежуток времени, говорят о его действующем значении. А чтобы судить о том, насколько быстро ток меняется во времени, как часто происходит смена его направления, используют такие параметры, как период и частота.