A váltakozó áram

1. 10. osztály A váltakozó áram

2. A váltakozó feszültség és áram

3. A váltakozó feszültség és áram A fluxusnövelés és- csökkentés váltakozva is történhet. Ha rúdmágnest forgatunk tekercsek előtt, a tekercsekhez kapcsolt műszer váltakozva ellentétes irányú kitéréseket jelez. A kapott feszültség váltakozó feszültség. A folytonosan változó indukált feszültséget az összefüggés fejezi ki. esetében a keret síkja az indukcióvonalakkal párhuzamos.

4. A váltakozó feszültség és áram • A mágneses térben forgatott tekercsben (vezetőkeretben) indukált váltakozó feszültség nagysága és iránya – szinuszfüggvénnyel leírható módon – periodikusan változik.

5. A váltakozó feszültség és áram • A hálózati feszültség: • Frekvencia: • Periódusidő: • A váltakozó áram hőhatását ugyanúgy tapasztaljuk, mint az egyenáramét. A vezető felmelegedése független az áram irányától. • A váltakozó áram mágneses tere viszont az áram egy periódusa alatt felépül, majd megszűnik, azután ellentétes irányban újra létesül, majd ismét megszűnik.A váltakozó áram időben változó mágneses teret kelt.

6. A váltakozó áram effektív jellemzői

7. A váltakozó áram effektív jellemzői • A váltakozó áram pillanatnyi teljesítményét az egyenáramra érvényes képlet alapján határozhatjuk meg:

8. A váltakozó áram effektív jellemzői • Az effektív teljesítmény annak az egyenáramnak a teljesítményével egyenlő, amely adott idő alatt ugyanannyi munkát végezne a fogyasztón, mint amennyit a kérdéses váltakozó áram végez.

9. A váltakozó áram effektív jellemzői • Valamely vezetőben folyó váltakozó áram effektív áramerőssége annak az egyenáramnak az erősségével egyenlő, amelynek hatására a vezető ugyanannyi idő alatt ugyanannyi hőt ad át a környezetének.

10. Induktív ellenállás

11. Induktív ellenállás • Önindukciós tekerccsel sorba kapcsolt izzót egyszer egyenáramú, majd váltakozó áramú körbe kapcsolunk, mindkét esetben ugyanakkora feszültségre. Az izzó a váltakozó áramú körben gyengébben világít.

12. Induktív ellenállás • Az önindukciós tekercset tartalmazó vezetőkör ellenállása váltakozó áram esetén nagyobb, mint egyenáram esetén. A jelenség oka az önindukció. • Lenz törvénye értelmében akadályozza az indukáló folyamatot. Ezért nagyobb a tekercs ellenállása váltakozó áram esetén.

13. Induktív ellenállás • Az önindukció miatt fellépő ellenállást induktív ellenállásnak nevezzük. • Jele: • Ha az áramforrás frekvenciáját változtatjuk, az induktív ellenállás is változik; nagyobb frekvencia esetén nagyobb. (egyenes arányosság) • (L: önindukciós együttható)

14. Induktív ellenállás • Kapcsoljunk váltakozó feszültségű áramforrás sarkaira párhuzamosan önindukciós tekercset és tolóellenállást, mindegyikkel sorba egy-egy zsebizzót. A tolóellenállással beszabályozzuk, hogy a két izzó azonos fénnyel világítson. • Az izzók a frekvencia ütemében felvillannak, de a tekerccsel sorba kötött izzó mindig később.

15. Induktív ellenállás • A tolóellenállással sorba kötött izzó a feszültséget, a másik az áramerősséget jelzi. • Az áram késik a feszültséghez képest. • A fáziskésés szöge: • Ha az áramkör ohmikus ellenállása elhanyagolhatóan kicsiny, akkor az áram éppen -kalkésik a feszültséghez képest.

16. Kapacitív ellenállás

17. Kapacitív ellenállás • Egyenfeszültség esetén a ködfénylámpa a forgó-kondenzátor egyik állása mellett sem világít. • Váltakozó feszültség esetén egy periódus alatt kétirányú folyamat megy végbe.

18. Kapacitív ellenállás • Az első félperiódusban a kondenzátor feltöltődik, majd a kondenzátor fegyverzeteit összekötő vezetéken keresztül a töltések kiegyenlítődnek. • A következő félperiódusban ellentétesen töltődik fel, és ismét kiegyenlítődik. A kondenzátor tehát nem akadályozza meg, hogy az izzólámpán keresztül az elektromos töltések a váltakozó feszültség periódusának megfelelően ide-oda történő áramlást végezzenek.

19. Kapacitív ellenállás • Ha változtatjuk az izzólámpával sorba kötött kondenzátor kapacitását, az izzó fényének erőssége is változik. Növekvő kapacitás esetén az izzó jobban világít, jelezve, hogy az áramkör ellenállása kisebb lett. • Ha változtatjuk az áramforrás frekvenciáját, az izzó fényében szintén változás következik be. Növekvő frekvencia esetén az izzó szintén jobban világít. Az áramkör ellenállása ismét kisebb. • A váltakozó áramú áramkörben a kondenzátor ellenállásként szerepel. Ezt az ellenállást kapacitív ellenállásnak nevezzük. • Jele:

20. Kapacitív ellenállás • A kapacitív ellenállás fordítottan arányos a kondenzátor kapacitásával és a váltakozó feszültség frekvenciájával.

21. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások

22. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások • Az eredő ellenállást impedanciának nevezzük. • Jele: • Kiszámítása: • Megjegyzés: Az impedancia a váltakozó áramú ellenállás; váltóáramú elektromos hálózatban a komplex feszültség és a komplex áram értékeinek a hányadosa. Mértékegysége az ohm.

23. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások Soros RL-kör Impedancia

24. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások Soros RC-kör Impedancia

25. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások Soros LC-kör Impedancia

26. Sorosan kapcsoltváltakozó áramú ellenállások Soros RLC-kör Impedancia

27. A váltakozó áram munkája és teljesítménye

28. Transzformátor A transzformátor egy villamos gép, nyugvó szerkezet, amely a váltakozó áramú feszültséget és áramerősséget alakítja át.

29. Transzformátor • Ha a primer tekercsben váltakozó áram folyik, a szekunder tekercsben azonos frekvenciájú váltakozó feszültség indukálódik. • A jelenség oka: a nyugalmi indukció. • A primer tekercsben a váltakozó áram által létrehozott fluxusváltozás – a közös zárt vasmag miatt – a szekunder tekercsben is ugyanakkora.

30. Transzformátor