1 Постоянный ток и его законы. Переменный ток. Импеданс цепи переменного тока. Импульсные токи. Практическое занятие 8
2 Элемент электрической цепи – резистор, «подчиняется» закону Ома. Обладает свойствами проводников. Причина Следствие Свойство Внешний источник
3 Цепь постоянного тока Схемы соединения резисторов: R1 R2 Последовательная: R1 R2 Параллельная:
4 Определить электрическое сопротивление участка цепи, содержащего резисторы R 1 = 5 Ом; R 2 = 1 0 Ом; R 3 = 30 Ом; R 4 = 20 Ом; R 5 = 10 Ом.
5
6 Определить токи через все резисторы цепи, подключенной к источнику напряжения U = 1 2 0 B : R 1 = 5 Ом; R 2 = 1 0 Ом; R 3 = 30 Ом; R 4 = 20 Ом; R 5 = 10 Ом.
7 5 10 30 20 10 Суммарное «выдуманное» напряжение: Коэффициент пересчета:
8 При сухой коже сопротивление между ладонями рук может достигать значения R 1 = 10 5 Ом, а при потных (влажных) ладонях сопротивление будет существенно меньше: R 2 = 1500 Ом. Найти токи, которые возникнут при контакте с бытовой электросетью с напряжением 220 В. Оценить опасность воздействия током (относительно безопасным является ток силой менее 10 мА).
9 При согласовании источника электрической энергии с нагрузкой в нагрузку от источника передается максимальная электрическая энергия. Определить сопротивление нагрузки для согласования источника постоянного напряжения с внутренним сопротивлением r = 10 Ом с нагрузкой.
10 U 0 r R Закон Ома: Энергобаланс:
11 Конденсатор емкостью С разряжается через резистор сопротивлением R так, что заряд конденсатора изменяется во времени по закону : Определить закон изменения тока.
12 (-) – ?
13 Скорость изменения пороговой силы тока выражается соотношением: Установить закон изменения силы тока, если в момент времени с соответствующее значение силы тока равно 3,2 мА. Изменение порогового тока за время dt Разделение переменных:
14 Таблица интегралов элементарных функций
15 Эквивалентная электрическая схема ткани:
16 Определить закон изменения силы тока при подключении участка биологической ткани с сопротивлением R и электрической емкостью С к источнику постоянного напряжения U.
17 Воздействие постоянного тока на биологическую ткань: t = 0 ключ замыкается: В момент t : Заряд конденсатора: Мгновенные напряжения в момент t на элементах:
18 Дифференциальное уравнение, описывающее поведение конкретной системы: Разделение переменных и дифференциалов – переменные к «своим» дифференциалам, все постоянные в «общую кучу»:
19
20 0 0.5 0 4 t, с
21 По графику зависимости i = f ( t ), мА оценить значения R 1, R 2, C 1. Схема в момент времени t = 0 подключена к источнику постоянного напряжения U = 10В. Разрыв цепи
22
23 Электромагнитный контур + - Закон сохранения энергии: q – заряд конденсатора в момент времени t ; u – напряжение на конденсаторе в момент t Сила тока в контуре в момент t :
24 Вывод:
25 Пассивные элементы электрических цепей переменного тока Резистор R или r – омическое или активное сопротивление Идеальный резистор – частотно-независимый элемент t u i
26 Идеальный резистор в цепи переменного тока u t i Среднее значение гармонического тока за период: не может служить информативной характеристикой гармонического тока
27 Мгновенная мощность выделяемая в резисторе: i t p
28 Действующие значения тока и напряжения Только для резистора закон Ома: Мощность, выделяемая в резисторе - активная : R или r – омическое или активное сопротивление
29 Конденсатор в цепи переменного тока: Электрическая емкость конденсатора: С Мгновенный ток через конденсатор: Мгновенный заряд конденсатора:
30 u t i
31 Выводы: Колебания тока в данной цепи «опережают» колебания напряжения на π /2 (90 º ). 2. Конденсатор «ведет себя» не так, как резистор. Поэтому и суммарная цепь переменного тока «ведет» себя отличительно от цепи постоянного тока: для цепи постоянного тока идеальный конденсатор – разрыв цепи Для цепи переменного тока с конденсатором: Формальный закон Ома
32 Емкостное сопротивление – частотно-зависимое
33 Полное сопротивление (импеданс) подобной цепи: Эквивалентная схема замещения цепи, содержащей резистивные и емкостные элементы: φ – суммарный сдвиг колебаний тока относительно колебаний напряжения в в цепи
34 Найти полное сопротивление переменному току, если последовательно включены резистор сопротивлением R = 6 Ом и конденсатор с емкостным сопротивлением х C = 8 Ом. Найти полное сопротивление переменному току частотой 50 Гц, если последовательно включены резистор сопротивлением R = 6 Ом и конденсатор с емкостью С = 10 мкФ =
35 t, мс i, мА 0, 1 0, 2 0, 3 0, 4 0 1 0,5 Определить характеристики импульсного сигнала: амплитуду, период следования импульсов, длительность импульса, скважность, коэффициент заполнения, крутизну переднего фронта.
