wielkosci charakteryzujace przebiegi sinusoidalne.doc

(76 KB) Pobierz
Wielkości charakteryzujące przebiegi sinusoidalne

Wielkości charakteryzujące przebiegi sinusoidalne

 

 

Przebiegiem nazywamy zależność funkcyjną dowolnego zjawiska fizycznego od czasu.

Omawiając obwody elektryczne prądu sinusoidalnego zetkniemy się z przebiegiem napięcia, prądu, oraz mocy.

Równania opisujące w sposób ogólny przebieg napięcia i prądu sinusoidalnego mają postać:

                                                        u = Um ∙ sin(t + u)                                           (1)                           

i = Im ∙ sin(t + i)                                          (2)

 

u, i - wartość chwilowa napięcia i prądu – jest to wartość napięcia i prądu w danej chwili t.

Wartość chwilową napięcia oraz prądu wyrażamy odpowiednio w A (amper) oraz V (wolt)

                                                                      Jednostki napięcia i prądu

Um, Im- wartość maksymalna napięcia i prądu (amplituda).

 

- pulsacja (prędkość kątowa)

                                                                      Jednostka pulsacji (radian przez sekundę)

                                                                                                                (3)

                                                        f =                             T =                             (4)

 

T – okres

Okres jest to najmniejszy przedział czasu, po którym powtarza się ten sam stan zjawiska okresowego.

                                                        Jednostka okresu (sekunda)

 

f – częstotliwość

Częstotliwość jest to liczba okresów przypadających w ciągu 1s.

                                                        Jednostka częstotliwości (herc)             

 

, - fazy początkowe napięcia i prądu – są to kąty, które mogą być wyrażane w radianach lub stopniach

                                                        lub             

 

 

Przykład:

Napięcie sinusoidalne jest opisane następującym równaniem:

u = 120 sin(1000t + 60o)V

 

Obliczyć:

- amplitudę napięcia

- pulsację

- częstotliwość

- okres

- fazę początkową

- wartość chwilową dla czasu t = 1ms

Narysować przebieg tego napięcia.

 

Wykorzystując równania (1), (3) i (4) mamy:

Um = 120V

= 1000

T = = = 6,28 ∙ 10-3s

 

u = 120 sin(1000 ∙ 1 ∙ 10-3 + 60o)V

u = 120 sin(1 + 60o) = 120 sin(1 ∙ + 60o)=106,64 V

 

Przebieg napięcia przedstawia poniższy rysunek.

 

 

 

Wartością skuteczną prądu sinusoidalnego nazywamy taką wartość prądu stałego, który przepływając przez niezmienną rezystancję R w czasie odpowiadającym okresowi T, spowoduje wydzielenie na tej rezystancji takiej samej ilości energii cieplnej, co prąd sinusoidalny w tym samym czasie.

 

Zakładamy, że mamy dwa identyczne obwody. Jeden z nich jest zasilany napięciem sinusoidalnym a drugi napięciem stałym. W jednym obwodzie płynie prąd sinusoidalny a w drugim prąd stały. Obserwujemy ile energii cieplnej wydzieliło się w obu obwodach w ciągu czasu równego okresowi prądu sinusoidalnego T.

                

u = Um ∙ sin(t + u)                                                                      

i = Im ∙ sin(t + i)             

 

Jeśli W1=W2 to wartość prądu stałego I jest równa wartości skutecznej prądu sinusoidalnie zmiennego i.

Wartości skuteczne napięcia i prądu sinusoidalnie zmiennego wynoszą:

                                                                                                                (5)

                                                                                                                (6)

Od wartości skutecznej zależy moc i energia prądu sinusoidalnego.

 

Wartością średnią półokresowi, prądu sinusoidalnego o okresie T nazywamy taką wartość prądu stałego przy przepływie, której przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie T/2 zostanie przeniesiony taki ładunek elektryczny, jaki byłby przeniesiony przy przepływie prądu zmiennego w tym samym czasie.

         Zakładamy, że mamy dwa identyczne obwody. Jeden z nich jest zasilany napięciem sinusoidalnym a drugi napięciem stałym. W jednym obwodzie płynie prąd sinusoidalny a w drugim prąd stały. Obserwujemy, jaki ładunek elektryczny zostanie przeniesiony przez przekrój poprzeczny przewodnika w obu obwodach w ciągu czasu równego połowie okresu prądu sinusoidalnego.

                

u = Um ∙ sin(t + u)                                                                      

i = Im ∙ sin(t + i)             

 

Jeśli Q1=Q2 to wartość prądu stałego I jest wartością średnią półokresowi prądu sinusoidalnego i.

Wartości średnie napięcia i prądu sinusoidalnego wynoszą:

                                                                                                                              (7)

                                                                                                                              (8)

Wartość średnia za cały okres T prądu sinusoidalnego jest równa 0. Jeśli jest, więc mowa o wartości średniej prądu sinusoidalnego mamy na myśli wartość półokresową.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

 

             

 

 

Zgłoś jeśli naruszono regulamin