Факультативный курс физики, 10 кл.

Факультативный курс физики, 10 кл.

Кабардин О. Ф. и др. Факультативный курс физики: 10 кл.: Учеб. пособие для учащихся / О. Ф. Кабардин, В. А. Орлов, Н. И. Шефер.— 3-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1987. — 208 с. Пособие содержит необходимый теоретический материал, примеры решения задач, заданий для самопроверки и экспериментальные задания в соответствии с программой факультативного курса X класса. Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ Глава I. КОЛЕБАНИЯ § 1. ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И СПОСОБЫ ИХ ОПИСАНИЯ § 2. ПОНЯТИЕ О ГАРМОНИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Гармонический анализ. Анализ звука. § 3. ИНДУКТИВНОЕ И ЕМКОСТНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Индуктивное сопротивление. Активное сопротивление. § 4. ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Мощность в цепи переменного тока. § 5. РЕЗОНАНС В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ Резонанс при параллельном соединении элементов цепи переменного тока. § 6. ТРЕХФАЗНЫЙ ТОК Трехфазный генератор. Соединение фаз генератора звездой. Соединение нагрузки звездой. Соединение фазных обмоток генератора треугольником. Соединение нагрузки треугольником. Асинхронный трехфазный двигатель. § 7. ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ § 8. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ 2. Измерение сопротивления конденсатора в цепи переменного тока 3. Измерение индуктивности катушки в цепи переменного тока 4. Исследование электрических схем с R-, L- и С-элементами и определение параметров этих элементов Глава II. ВОЛНЫ § 9. МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ Зависимость скорости звука от свойств среды. Характеристики звука и слух человека. § 10. ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ЗВУКА Изготовление граммофонных пластинок. Стереофоническая звукозапись. Магнитная запись звука. § 11. ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА § 12. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Излучение электромагнитных волн электрическим зарядом, совершающим гармонические колебания. § 13. ЗОНЫ ФРЕНЕЛЯ Зоны Френеля. Объяснение свойства прямолинейности распространения света. Пластинка зон. Дифракция от круглого экрана. § 14. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА Принцип Ферма. Закон отражения света. Закон преломления. Линзы. Аберрация линз. Оптические приборы. Зрительная труба и телескоп. § 15. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА Дифракция от круглого отверстия. Дифракция и разрешающая способность оптических приборов. Дифракция от одной щели. Дифракция от двух щелей. Дифракционная решетка. Применение и изготовление дифракционных решеток. § 16. ГОЛОГРАФИЯ Фотография. Голография. Голография с записью в трехмерной среде. Свойства и особенности голограмм. Применения голографии. § 17. ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ § 18. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ Глава III. КВАНТЫ И ЧАСТИЦЫ § 19. ЗАКОНЫ ИЗЛУЧЕНИЯ АБСОЛЮТНО ЧЕРНОГО ТЕЛА Гипотеза Планка. § 20. ФОТОН Затруднения волновой теории в объяснении фотоэффекта. Фотоны. Эффект Комптона. Опыт Боте. Дуализм свойств света. § 21. КВАНТЫ И АТОМЫ Квантовые постулаты Бора. Спектр атома водорода. Квантование момента импульса. Схема энергетических уровней. Опыт Франка и Герца. § 22. ОПТИЧЕСКИЕ КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ Инверсная населенность уровней. Условия, необходимые для создания в веществе инверсной населенности энергетических уровней. Устройство рубинового лазера. Устройство газовых лазеров. Применения лазеров. § 23. НЕЛИНЕЙНАЯ ОПТИКА Явление просветления среды. Самофокусировка лазерного луча. Нарушение принципа суперпозиции световых пучков и преобразование частоты света. Многофотонные процессы. Механизм влияния света на оптические свойства среды. § 24. АТОМНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СПЕКТРЫ Сплошной спектр излучения вещества в газообразном состоянии. Рентгеновские спектры. Молекулярные спектры. Радиоспектроскопия. Радиоволны космического происхождения. § 25. ЯДЕРНЫЕ СПЕКТРЫ Эффект Мессбауэра. § 26. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ Нуклоны. Спектры элементарных частиц. Кварки. § 27. ЧАСТИЦЫ И ВОЛНЫ Волновые свойства электрона. Гипотеза де Бройля и атом Бора. Интерференция волн де Бройля. Соотношение неопределенностей. Взаимные превращения света и вещества. § 28. ПРАКТИКУМ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ОТВЕТЫ

Тест, 11 класс. Конденсатор в цепи переменного тока. Вариант 1

Откройте доступ к огромной базе готовых материалов учителя на каждый урок с возможностью удалённого управления…

 

СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Выбрать материалы

Скидки до 50 % на комплекты
только до

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Состоит из 6 тестовых вопросов.

Время выполнения — 4 минут.

Вопрос 1

В электрической цепи, содержащей конденсатор, постоянный ток существовать

Варианты ответов

• не может, так как между обкладками конденсатора находится диэлектрик
• может, так как обкладки конденсатора проводят электрический ток
• может, так как между обкладками конденсатора существует электрическое поле
• может только тогда, когда конденсатор заряжен

Вопрос 2

Фаза колебаний силы переменного тока в цепи, содержащей только конденсатор, по сравнению с фазой колебаний переменного напряжения на концах этой цепи

Варианты ответов

• больше на \(\pi/\)2

• больше на \(\pi\)

• меньше на \(\pi\)

• меньше на π\(/\)2

Вопрос 3

Электроемкость конденсатора, включенного в цепь переменного тока, С = 20 мкФ (см. рисунок). Амплитудное значение напряжения на концах цепи и циклическая частота переменного тока U_m = 200 В и \(\omega\) = 300 с^-1 соответственно. Чему равно амплитудное значение силы тока в цепи?

Варианты ответов

• 2,4 А
• 1,2 А
• 4,8 А
• 0,6 А

Вопрос 4

Если частоту переменного тока увеличить в 4 раза, то емкостное сопротивление конденсатора …

Варианты ответов

• увеличится в 2 раза
• уменьшится в 2 раза
• уменьшится в 4 раза
• увеличится в 4 раза

Вопрос 5

Какой из графиков, изображенных на рисунке, соответствует графику зависимости емкостного сопротивления X_C от его электрической емкости С?

Варианты ответов

• а
• б
• в
• г

Вопрос 6

Емкостное сопротивление конденсатора X_c, включенного в цепь переменного тока, и амплитудные значения напряжения U_m  и силы переменного тока I_m  связаны математическим выражением . ..

Варианты ответов

Пройти тест

Сохранить у себя:

© 2020, Никифорова Наталья Владиленовна  1125

Цепи переменного тока, содержащие сопротивление и емкость

Пусть а.к. Цепь содержит сопротивление R Ом последовательно с конденсатором емкостью C фарад. Эта схема показана на рис. 32(а).

Пусть I = среднеквадратичное значение. значение тока, протекающего по цепи,

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

В _R = среднеквадратичное значение напряжение на сопротивлении

= ИК фаза с I,

В _C = среднеквадратичное значение напряжение на конденсаторе

= IX _C отстает от I на 90°,

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

И v = среднеквадратичное значение. напряжение, приложенное ко всей цепи, и представляет собой векторную сумму V _R и V _C .

Векторная схема схемы показана на рис. 32(с). На этой диаграмме ток опережает приложенное напряжение (или напряжение отстает от тока) на угол θ, так что

тангенс θ = X

К /Р

Это также показано на волновой диаграмме на рис. 32(б).

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

На векторной диаграмме V _R , V _C и V образовали прямоугольный треугольник, в котором V _R представляет собой прилежащую сторону или основание, V _C представляет собой противоположную сторону или перпендикуляр, а V представляет гипотенузу.

— это сопротивление потоку тока, предлагаемое совместно сопротивлением и емкостным сопротивлением цепи, и называется импедансом цепи. Обозначается буквой Z и выражается в омах. Таким образом,

Полное сопротивление цепи,

Ток, протекающий по цепи,  

I = V/Z ампер и

Напряжение, приложенное к цепи,  

В = ИЗ вольт.

ОБЪЯВЛЕНИЯ:

Мощность, потребляемая цепью :

Поскольку средняя мощность, поглощаемая конденсатором, равна нулю, мощность, поглощаемая всей цепью, равна мощности, поглощаемой одним сопротивлением. Опять же, напряжение на сопротивлении V _R вольт и ток через него 1 ампер. Следовательно,

мощность, поглощаемая цепью = мощность, поглощаемая сопротивлением,

или P = V _R I ватт.

Бут В _R = ИК вольт.

. ^. . P = IR x I = I ² R ватт.

Из векторной диаграммы,

cos θ = В _R /В

или, В _R = V cos θ вольт.

Следовательно, P = Vcos θ x I

= VI cos θ ватт.

cos θ — коэффициент мощности цепи. Поскольку ток опережает приложенное напряжение, фазовый угол θ является опережающим углом, а коэффициент мощности cos θ является опережающим коэффициентом мощности.

Из векторной диаграммы  

cos θ = V _R /V = IR/IZ = R/Z опережающий.

Главная ›› Цепи переменного тока ›› Переменный ток ›› Цепи ›› Электротехника

Изменение полярности электромагнита | Магнетизм | Электротехника

11 Наиболее часто используемые электроустановочные изделия | Электропроводка | Электротехника

Резисторно-конденсаторные цепи серии

— электрические…

В последнем разделе мы узнали, что происходит в простых цепях переменного тока, состоящих только из резисторов и только из конденсаторов. Теперь мы объединим два компонента вместе в виде серии и исследуем эффекты. (Рисунок ниже). Цепь конденсатора серии

: напряжение отстает от тока на 0–90 градусов.

Резистор обеспечивает сопротивление переменному току 5 Ом независимо от частоты, а конденсатор обеспечивает сопротивление переменному току 26,5258 Ом при частоте 60 Гц. Поскольку сопротивление резистора является действительным числом (5 Ом ∠ 0 ^o , или 5 + j0 Ом), а реактивное сопротивление конденсатора является мнимым числом (26,5258 Ом ∠ -90 ^o , или 0 — j26,5258 Ом), то суммарный эффект двух составляющих будет противоположным ток равен комплексной сумме двух чисел. Термин для этой сложной оппозиции к току — импеданс , его символ — Z, и он также выражается в омах, точно так же, как сопротивление и реактивное сопротивление. В приведенном выше примере полное сопротивление цепи составляет:

Полное сопротивление связано с напряжением и током, как и следовало ожидать, аналогично сопротивлению в законе Ома:

Закон Ома для цепей переменного тока:

Все величины выражены в комплексной, а не скалярной форме

На самом деле, это гораздо более полная форма закона Ома, чем то, чему учили в электронике постоянного тока (E=IR ), так же как импеданс является гораздо более полным выражением сопротивления потоку электронов, чем простое сопротивление. Любое сопротивление и любое реактивное сопротивление, по отдельности или в комбинации (последовательно/параллельно), могут и должны быть представлены как один импеданс.

Чтобы рассчитать ток в приведенной выше цепи, нам сначала нужно задать эталонный фазовый угол для источника напряжения, который обычно принимается равным нулю. (Фазовые углы резистивного и емкостного импеданса всегда равны 0 ^o и -90 ^o соответственно, независимо от заданных фазовых углов для напряжения или тока).

Как и в чисто емкостной цепи, волна тока опережает волну напряжения (источника), хотя на этот раз разница составляет 79.325 ^o вместо полного 90 ^o . (Рисунок ниже).

Напряжение отстает от тока (ток опережает напряжение) в последовательной R-C цепи.

Как мы узнали из главы, посвященной индуктивности переменного тока, «табличный» метод организации величин цепи является очень полезным инструментом для анализа переменного тока, так же как и для анализа постоянного тока. Поместим известные цифры для этой последовательной цепи в таблицу и продолжим анализ с помощью этого инструмента:

Ток в последовательной цепи распределяется поровну между всеми компонентами, поэтому цифры, помещенные в столбец «Общий» для тока, можно распределить на все остальные столбцы также:

Продолжая наш анализ, мы можем применить закон Ома (E=IR) по вертикали, чтобы определить напряжение на резисторе и конденсаторе: что E и I находятся в фазе (только для резистора). Напряжение на конденсаторе имеет фазовый угол -10,675 ^o , что ровно на 90 ^o меньше , чем фазовый угол тока цепи. Это говорит нам о том, что напряжение и ток конденсатора по-прежнему равны 90 ^o не совпадают по фазе друг с другом.

Давайте проверим наши расчеты с помощью SPICE: (Рисунок ниже).

Цепь специй: R-C.

 
 цепь переменного тока RC
v1 1 0 ac 10 грех
р1 1 2 5
с1 2 0 100у
.ac лин 1 60 60
.print ac v(1,2) v(2,0) i(v1)
.print ac vp(1,2) vp(2,0) ip(v1)
. конец 
 частота v(1,2) v(2) i(v1)
6.000E+01 1.852E+00 9.827E+00 3.705E-01
частота vp(1,2) vp(2) ip(v1)
6.000E+01 7.933E+01 -1.067E+01 -1.007E+02 

Интерпретированные результаты SPICE

И снова SPICE ошибочно выводит текущий фазовый угол со значением, равным реальному фазовому углу плюс 180 ^o (или минус 180 ^o ). Однако исправить эту цифру и проверить правильность нашей работы несложно. В этом случае -100,7 ^o , выдаваемое SPICE для текущего фазового угла, соответствует положительному 79,3 ^o , что действительно соответствует нашему ранее рассчитанному значению 79..325 ^или .

Опять же, следует подчеркнуть, что расчетные значения, соответствующие реальным измерениям напряжения и тока, имеют полярную , а не прямоугольную форму! Например, если бы мы на самом деле построили эту последовательную цепь резистор-конденсатор и измерили напряжение на резисторе, наш вольтметр показал бы 1,8523 вольт, а не 343,11 мВ (реальный прямоугольный) или 1,8203 вольт (воображаемый прямоугольный). Реальные приборы, подключенные к реальным цепям, дают показания, соответствующие векторной длине (величине) вычисляемых фигур. Хотя прямоугольная форма записи комплексных чисел полезна для выполнения сложения и вычитания, это более абстрактная форма записи, чем полярная, которая сама по себе имеет прямое соответствие истинным измерениям.

Полное сопротивление (Z) последовательной RC-цепи можно рассчитать, зная сопротивление (R) и емкостное сопротивление (X _C ). Поскольку E=IR, E=IX _C и E=IZ, сопротивление, реактивное сопротивление и импеданс пропорциональны напряжению соответственно. Таким образом, векторную диаграмму напряжения можно заменить аналогичной диаграммой импеданса. (Рисунок ниже). Серия

: RC-цепь, векторная диаграмма импеданса.

Пример:

Дано: Резистор 40 Ом последовательно с конденсатором 88,42 мкФ. Найдите импеданс на частоте 60 Гц.

 
 XC = 1/(2πfC)
XC = 1/(2π·60·88,42×10-6)
XC = 30 Ом
Z = R - jXC
Z = 40 - j30
|З| = sqrt(402 + (-30)2) = 50 Ом
∠Z = арктангенс (-30/40) = -36,87o
Z = 40 - j30 = 50∠-36,87o 

• Импеданс является полной мерой сопротивления электрическому току и представляет собой комплексную (векторную) сумму («реального») сопротивления и («мнимое») реактивное сопротивление.