На главную
Физика - одна из самых удивительных наук! Физика столь интенсивно развивается, что даже лучшие педагоги сталкиваются с большими трудностями, когда им надо рассказать о современной науке. Данный ресурс поможет эффективно и интересно изучать физику. Учите физику!
   

Обучение и материалы
Физический справочник
Формулы по физике
Шпаргалки по физике
Энциклопедия
Репетиторы по физике
Работа для физиков
Быстрый устный счет
Виртуальные лабораторные
Опыты по физике
ЕГЭ онлайн
Онлайн тестирование
Ученые физики
Необъяснимые явления
Ваша реклама на сайте
Разное
Контакты
Спецкурс
Фейнмановские лекции

В мире больших скоростей

Введение в теорию относительности

Лекции по биофизике
Лекции по ядерной физике
Ускорение времени...
Лазеры
Нанотехнологии
Книги
полезное
Смешные анекдоты о физике
Готовые шпоры по физике
Физика в жизни
Ученые и деньги
Нобелевские лауреаты
Фото
Видео
Карта сайта
На заметку
Если вам понравился сайт, предлагаем разместить нашу кнопку
Кнопка сайта All-fizika.com
Компьютерные программы
по физике
Программы по физике


Физика и юмор
Физика и юмор


Онлайн тестирование
по физике
Онлайн тестирование по физике



-









Энергия

Мы видели, что для создания в индуктивности тока / надо из внешней цепи доставить энергию U=1/2 LI2. Когда ток спадает до нуля, эта энергия уводится обратно во внешнюю цепь.
 
В идеальной индуктивности механизма потерь энергии нет. Когда через индуктивность течет переменный ток, энергия перетекает то туда, то сюда — от индуктивности к остальной части цепи и обратно, но средняя скорость, с какой энергия передается в цепь, равна нулю. Мы говорим, что индуктивность — недиссипативный элемент, в ней не растрачивается (не «диссипирует») электрическая  энергия.
 
Точно так же возвращается во внешнюю цепь и энергия конденсатора U =1/2 CV2, когда он разряжается. Когда он стоит в цепи переменного тока, то энергия течет то в него, то из него, но полный поток энергии за каждый цикл равен нулю. Идеальный конденсатор — тоже недиссипативный элемент.
 
Мы знаем, что э. д. с.— это источник энергии. Когда ток / течет в направлении э.д.с, то энергия поставляется во внешнюю цепь со скоростью dU/dtl. Если электричество гонят против э.д.с. (с помощью других генераторов), то э. д. с. поглощает энергию со скоростью ΕI; поскольку / отрицательно, то и dU/dt отрицательно.
 
Если генератор подключен к сопротивлению R, то ток через сопротивление равен I=Ε/R. Энергия, поставляемая генератором со скоростью ΕI, поглощается сопротивлением. Эта энергия тратится на нагрев сопротивления и для электрической энергии цепи фактически уже потеряна. Мы говорим, что электрическая энергия рассеивается, диссипирует в сопротивлении. Скорость, с какой она рассеивается, равна dUldt=RI2.
 
В цепи переменного тока средняя скорость потерь энергии в сопротивлении — это среднее значение RI2 за цикл. Поскольку I=Îet (что, собственно, означает, что / меняется как cos ωt) то среднее значение /2 за цикл равно |Î |2/2, потому что ток в максимуме — это |Î |, а среднее значение cos2 ωt равно 1/2.
 
А что можно сказать о потерях энергии, когда генератор подключен к произвольному импедансу z? (Под «потерями» мы, конечно, понимаем превращение электрической энергии в тепловую.) Всякий импеданс z может быть разбит на действительную и мнимую части, т. е.

Маленькое изображение
 

Маленькое изображениегде R и X — числа действительные. С точки зрения эквивалентных схем можно сказать, что всякий импеданс эквивалентен сопротивлению, последовательно соединенному с чисто мнимым импедансом, называемым реактансом (фиг. 22.17).
Мы уже видели раньше, что любая цепь, содержащая только L и С, обладает импедансом, выражаемым чисто мнимым числом. А раз в любом из L и С в среднем никаких потерь не бывает, то и в чистом реактансе, в котором имеются только L и С, потерь энергии не бывает. Можно показать, что это должно быть верно для всякого реактанса.
 
Если генератор с э. д. с. Ε подсоединен к импедансу z (см. фиг. 22.17), то его э. д. с. должна быть связана с током / из генератора соотношением

Маленькое изображение
 

Чтобы найти, с какой средней скоростью подводится энергия, нужно усреднить произведение EI. Но теперь следует быть осторожным. Оперируя с такими произведениями, надо иметь дело только с действительными величинами E(t) и I(t). (Действительные части комплексных функций изображают настоящие физические величины только тогда, когда уравнения линейны; сейчас же речь идет о произведении, а это, несомненно, вещь нелинейная.)
 
Пусть мы начали отсчитывать t так, что амплитуда Î оказалась действительным числом, скажем /0; тогда истинное изменение / во времени дается формулой

Маленькое изображение
 

Входящая в уравнение (22.25) э.д.с.— это действительная часть от

Маленькое изображение
 

Два слагаемых в (22.26) представляют падение напряжений на R и X (см. фиг. 22.17). Мы видим, что падение напряжения на сопротивлении находится в фазе с током, тогда как падение напряжения на чисто реактивной части находится с током в противофазе.


Средняя скорость потерь энергии <Р>ср, текущей от генератора, есть интеграл от произведения EI за один цикл, деленный на период Т; иными словами,

Маленькое изображение
 

Первый интеграл равен 1/2 I02R, а второй равен нулю. Стало быть, средняя потеря энергии в импедансе z=R+iX зависит лишь от действительной части z и равна I02R/2. Это согласуется с нашим прежним выводом о потерях энергии в сопротивлении. В реактивной части потерь энергии не бывает.



ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:


Социальные комментарии Cackle


 
 
© All-Физика, 2009-2016
При использовании материалов сайта ссылка на www.all-fizika.com обязательна.