22. Striedavý prúd

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: Dievča ursula (17)
Typ práce: Maturita
Dátum: 03.06.2019
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 900 slov
Počet zobrazení: 129
Tlačení: 11
Uložení: 10

22. Striedavý prúd

  • striedavý prúd – prúd, ktorý sa periodicky mení (smer prúdu sa periodicky mení, hodnota striedavého prúdu periodicky klesá)

- môžeme ho znázorniť graficky – pomocou sínusoidy

  • časový diagram striedavého prúdu :

i = I m . sin . (ω . t + φ 0 )

  • i – okamžitá hodnota striedavého prúdu
  • I m – amplitúda
  • ω – uhlová frekvencia
  • φ 0 - začiatočná fáza
  • môžeme opísať aj pomocou fázora
  • veľkosť fázora prúdu sa rovná amplitúde │i│= I m
  • s kladnou x časťou zviera uhol φ φ = ω . t + φ 0
  • má začiatok v počiatku súradnicovej sústavy a rotuje okolo neho uhlovou rýchlosťou ω
  • striedavé napätie – periodicky sa mení (póly zdroja sa periodicky menia, hodnota napätia kmitá)
  • znázorňujeme ho pomocou sínusoidy :

u = U m . sin . (ω . t + φ 0 )

  • pri meraní striedavého napätia a prúdu nedokáže ampérmeter a voltmeter ukázať rýchlu zmenu, ale ustália sa na určitej hodnote, ktorú voláme efektívna hodnota napätia a prúdu

U = U m / √2 I = I m / √2

  • generátor striedavého prúdu a napätia – zariadenie, ktoré vyrába striedavé napätie a prúd v dôsledku elektromagnetickej indukcie = alternátor

- skladá sa z 2 častírotor – pohyblivý (magnet)

stator – nepohyblivý (cievka)


  • otáčaním závitu v homogénnom magnetickom poli dochádza k zmene magnetického indukčného toku jeho plochou => v závite sa indukuje elektrický prúd a napätie
  • pri periodickom otáčaní sa bude indukovať striedavý prúd a napätie
  • obvod striedavého prúdu s rezistorom – ak do striedavého obvodu zapojíme rezistor, prúd a napätie budú dosahovať nulové hodnoty a amplitúdy súčasne => fázový posun medzi prúdom a napätím je v takomto obvode nulový


Δφ = 0

platí tu ohmov zákon : U/ I = R <= rezistancia

  • obvod striedavého prúdu s cievkou – ak k cievke pripojíme striedavý zdroj v cievke dochádza k vlastnej indukcii => cievka si vytvorí vlastný prúd, ktorý sa bráni prúdu zo zdroja => výsledný prúd prechádzajúci cievkou je nulový


- prúd zaostávaza napätím o π /2 alebo o ¼ periódy


Δφ = - π /2

  • v striedavom obvode s cievkou platí ohmov zákon : U/ I = X L <= induktancia

X L = ω . L

  • obvod striedavého prúdu s kondenzátorom – ak kondenzátor pripojíme k striedavému zdroju môže ním okamžite prechádzať maximálny prúd lebo kondenzátor je nenabitý, akonáhle sa kondenzátor nabije na maximálne napätie tak prúd prestane prechádzať a je nulový => prúd prebieha napätie o π /2 o ¼ periódy

Δφ = π /2

  • v striedavom obvode s kondenzátorom platí ohmov zákon : U/ I = X C <= kapacitancia

X C = 1 / (ω . C)

  • zložený obvod striedavého prúdu – s RLC v sérii – k striedavému zdroju sériovo pripojíme rezistor,cievku a kondenzátor


 U = UR +U L+UC

  • fázový posun medzi prúdom a napätím v zloženom obvode striedavého prúdu závisí od odporu cievky a kondenzátora

tg φ = (X L - X C) / R

  • v zloženom obvode striedavého prúdu tiež platí ohmov zákon : U/ I = Z <= impedancia

Z = √R2 + ((X L - X C) 2

  • v cievke a kondenzátore sa energia nepremieňa na teplo ani na užitočnú prácu, len na energiu elektrického alebo magnetického pola => túto časť obvodu charakterizuje reaktancia, odpor tej časti zloženého obvodu, ktorej energia účinne nevyužíva
  • špeciálny prípad nastáva ak X L = X C => obvod sa správa tak, akoby v ňom bol spojený len rezistor
  • tento prípad nazývame rezonanciou – pri danom striedavo napätí prechádza obvodom maximálny prúd
  • nastáva pri rezonančnej frekvencii f 0 = 1 / 2π . √ (L. C)
  • výkon striedavého prúdu – pre výkon jednej sekundy prúdu platilo - P = U . I = R . I 2

- v striedavom obvode, v ktorom je fázový posun medzi I a U nulový, platí to isté len U a I sú efektívne hodnoty

- ak fázový posun medzi I a U v striedavom napätí nie je nulový pre výkon platí:

P = R . I 2 = (R . I . U ) / 2 = U . I . cos φ <= činný výkon

  • cos φ – účinník - udáva účinnosť prenosu energie zo zdroja na spotrebič
  • činný výkon zodpovedá tej časti energie dodanej zdrojom, ktorá sa v obvode premení za jednotku času na teplo alebo užitočnú prácu
  • pri elektrických strojoch sa vždy udáva aj ich zdanlivý výkon  PZ = U . I cos φ = P / PZ
  • jednosmerný usmerňovač – zariadenie, ktoré používame na usmernenie striedavého napätia na jednosmerné

- základná súčiastka je polovodičová dióda, ktorá pracuje ako ventil => kladných polperiódach ňou prúd prechádza a v záporných polperiódach neprechádza => dióda pracuje ako jednocestný usmerňovač


  • výsledné napätie je jednosmerné a pulzujúce => pulzovanie môžme čiastočne odstrániť pomocou kondenzátora
  • dvojcestný usmerňovač – využíva obe polperiódy striedavého napätia

- do obvodu zapojíme 4 diódy podľa tzv. Graetzovho zapojenia

  • v kladných polperiódach prechádza prúd cez P1 a P4 , zápornom smere P2 a P3
  • v oboch prípadoch má prúd v obvode rovnaký smer
  • na odstránenie pulzovania sa používa kondenzátor
  • zmení striedavé napätie na jednosmerné
  • zosilňovač – zariadenie, ktoré používame na zväčšenie amplitúdy striedavého napätia

- základnou súčiastkou je tranzistor

  • malé vstupné napätie medzi bázou a emitorom vyvolá v bázovom obvode bázový prúd, ktorý sa vďaka tranzistoru zväčší => v kolektorom obvod prechádza väčší kolektorový prúd => medzi kolektorom a emitorom je väčšie výstupné napätie, takýto zosilňovač charakterizujeme prúdovým zosilňovacím koeficientom – β

β = i C / i B

  • rádovo býva v stovkách
  • zosilňovače sa zvyknú spájať do sústav, ktoré sú zložené z viacerých stupňov
  • stupeň je na obrázku vyššie, výstup 1.stupňa je vstupom pre 2.stupeň atď.
Učebný materiál si môžeš pozrieť v dokumente PDF kliknutím na nasledujúci odkaz:
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 (10-najlepšie, priemer: 0)

:: Prihlásenie



Založiť nové konto Pridať nový referát

Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.019