takistust ning, teades pinget, arvutada vool ning siis lülitada see mähis pinge alla, näitab ampermeeter vähem. Seda põhjustavad nähtused, mis tekivad seoses voolu suuna muutumisega igal poolperioodil. Seepärast, et eristada takistust vahelduvvoolule takistusest alalisvoolule, mis avaldub valemiga S R= l tähistatakse oomilist takistust vahelduvvooluahelas tähega r ja nimetatakse aktiivtakistuseks. Seejuures r > R. Aktiivtakistuses eraldub energia ainult soojusena. Ainult aktiivtakistust omavateks tarvititeks võib lugeda kõiki neid, kus induktiivsus ja mahtuvus on tühised. Need on hõõglambid, küttekehad, takistid ja reostaadid. 50...60 Hz võrgusageduse või veel madalama sageduse juures on aktiivtakistus r praktiliselt võrdne sama keha takistusega alalisvoolule R. Sageduse suurenedes suureneb aktiivtakistus pindefekti mõjul juhtmes indutseeritud pöörisvoolude mõjul kulgeb vool rohkem pinnakihtides. Juhtme südamik jääb põhiliselt kasutamata,
61. Mis on pööriseline elektriväli? Lähtudes Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadusest, tuletage alltoodud valem. 63. Esitage Maxwelli võrrandid integraalkujul. 64. Tuletage laengu võnkumise võrrand võnkeringi jaoks.Lähtuge Ohm'i seadusest suletud ahela kohta. 65. Joonistage ainult aktiivtakistust sisaldava vahelduvvoolu ahela vektordiagramm. On antud pinge. Milline on vool? 66. On antud ahelale rakendatud pinge. Milline on vool selles ahelas? Mis on induktiivtakistus? Joonistage induktiivsust sisaldava ahela vektordiagramm. 67. Milline on vool ahelas? Mis on mahtuvustakistus? Joonistage vastav vektordiagramm. 68. Kujutage alloleva jadaahela vektordiagramm pingete ja voolude kohta. 69. Tuletage vahelduvvoolu ahela hetkvõimsuse valem. 70
Efektiivväärtused on võimsustegurid. 6. Millised takistuse liigid esinevad vahelduvvooluahelas ? 7. Millest sõltub aktiivtakistus ? Takistus sõltub juhi materjalis ja mõõtmetest. 8. Millest sõltub induktiivtakistus ? induktiivtakistus sõltub vahelduvvoolu sagedusest. 9. Millest sõltub mahtuvustakistus ? sõltub vahelduvvoolu sagedusest 10. Mis on näivtakistus ? Näivtakistus ehk impedants on vahelduvvoolu takistus, mis arvestab aktiivtakistust ja induktiiv- ning mahtuvustakistuse vahet. 11. Ohmi seadus vahelduvvoolule ? 12. Mis on transformaator? on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev staatiline (liikuvosadeta) energiamuundur, mis võimaldab muuta vahelduvvoolu tugevust ja pinget voolusagedust muutmata. 13. Mis on alaldi? alaldi on seade, mis muundab vahelduvvoolu alalisvooluks.
Füüsika instituut Üliõpilane: Sergei Ovsjanski Teostatud: Õpperühm: IAEB 21 Kaitstud: Töö nr. 26 OT Vabad võnkumised Töö eesmärk: Töövahendid: sumbuvate võnkumiste uurimine impulssgeneraator, mahtuvus-, induktiivsus-, võnkeringis, mis koosneb ja takistusmagasinid, ostsillograaf. induktiivpoolist L, kondensaatorist C ja aktiivtakistust R. Skeem Arvutused ja veaarvutused Võnkeringi kriitilisele reziimile vastava aktiivtakistuse ja selle vea arvutamine. L 0.1 Rkr = 2 =2 = 1421 1400 C 0.198 10 -6 2 L C 10-9
Aktiivtakistusel muundub elektrienergia soojuseks. On faasis , pliit, hõõglamp Induktiivtakistust Xl = wL avaldab vahelduvvoolule juhtmepool, mille induktiivsus on L. Seejuures on w vahelduvoolu ringsagedus. Kino ja teatri hõõglamp Mahtuvustakistus Xc = 1 / wC avaldab vahelduvvoolule kondensaator, mille mahtuvus on C. Külmik, pesumasin, tolmuimeja Näivtakistus ehk impedants Z on vahelduvvoolu takistus , mis arvestab aktiivtakistust R ja induktiiv Xl ning mahtuvustakistuse Xc vahet Trafo on seade vahelduva pinge ja voolutugevuse muutumiseks konstantsel sagedusel. Koosneb primaar ja sekundaarmähisest, mis paiknevad ühisel kinnisel raudsüdamikul. Võnkering on kondensaatori ja induktiivpooli sisaldav vooluring, milles kondensaatori elektrivälja energia ja pooli magnetvälja energia muunduvad perioodiluselt teineteiseks.
Õpiobjekti stsenaarium Õpiobjekti nimi Vooluresonants Õpiväljund Õppinud inimene selgitab, kuidas leida rööpühenduses olevate komponentide voolutugevust ning mis asi on vooluresonants. Õpiobjekti sisu Siin kohal ei arvesta pooli juhtmetraadi aktiivtakistust. Väljaselgitamaks koguvoolu, joonestatakse vektordiagramm. Alustatakse vabalt valitud asendis vektorist U, mis on kõigis harudes ühine. Samas faasis pingega on aktiivvool Ia vektor. Induktiivvoolu IL vektor jääb pingest 90o maha, mis on vastupidise suunaga mahtuvusvoolu Ic vektoriga, mis on pingest 90o ees. Ühendades vektorite alguspunkti lõpppunktiga, saamegi koguvoolu I vektori, mis on pingest nurga mahajääv. NB! Vooluvektorite mõõtkava peab olema ühine.
Kas nad muutuvad ajas? Mida suurem on takistus, seda kiiremini võnkumised sumbuvad ehk amplituud väheneb kiiresti kui takistus on suur. Amplituud kahaneb ajas eksponentsiaalselt xme-bt/2m järgi. Mida suurem on takistus, seda väiksem on periood, ajas ei muutu. 10. Kas elektromagnetilised vabad võnkumised sumbuvad, kui aktiivtakistus võrdub nulliga? Ei sumbu, sest siis on tegemist ideaalse võnkeringiga. Võnkeringil on teatud energia ja see ei kao kuhugi, sest pole aktiivtakistust, kus energia soojusena eralduks. 11. Sumbuvustegur-näitab kui kiiresti amplituuväärtus kasvab/kahaneb. Mida suurem on sumbuvustegur seda kiiremini amplituudväärtus kahaneb. =R/2L 12. Sumbuvuse logaritmiline dekrement-võnkumise amplituudi ja temale järgneva amplituudi suhte logaritm, iseloomustab sumbuvust ühe perioodi ulatuses. 13. Ajakonstant-ehk relaksatsiooniaeg on aeg mille jooksul võnkeamplituud väheneb e korda, sõltub amplituudist.
Graafik: 200 UL 150 UC 100 z I 50 0 20 25 30 35 40 C Kontrollküsimused: *Millistest suurustest oleneb induktiivtakistus? See oleneb f-vahelduvvoolu sagedusest ja L- pooli induktiivsusest. *Mille poolest erineb reaalse pooli takistus alalis- ja vahelduvvoolule? Alalisvoolu puhul arvestatakse oomtakistust ja vahelduvvoolu puhul aga aktiivtakistust. *Millest oleneb reaalse pooli võimsustegur? See oleneb vahelduvvoolu näivtakistusest. *Millistest suurustest oleneb mahtuvustakistus ja milline on selle selle väärtus alalisvoolule? Mahtuvusest C tingitud takistusest vahelduvvoolule z r rL 2 xL xC 2 *Kuidas arvutatakse jadalülituses vooluringi näivtakistus? Näivtakistust arvutatakse selle valemiga. *Missugusel tingimusel tekib vooluringis pingeresonants ja milline
piiratud pindalaga. 31. Voolu ja pinge efektiivväärtus Vahelduvvoolu efektiivväärtuson võrdne niisuguse alalisvooluga, mis samas takistis sama aja jooksul eraldab vahelduvvooluga võrdse soojushulga. 32. Vektordiagramm Vektordiagramm tuleneb siinuskõvera joonistamise konstruktsioonist. 33. Aktiivtakistusega vooluring Oomilist takistust vahelduvvoolu ahelas tähistatakse tähega r ja nim aktiivtakistuseks. Aktiivtakistust läbiv vool on alati faasis takistile rakendatud pingest. 34.
Vool kondensaatori vooluringis on võrdeline kondensaatori laengu muutumise kiirusega. Vool kondensaatoris on pingest 90° võrra ees. Mahtuvuslik takistus Suurust nimetatakse mahtuvuslikuks takistuseks. Mahtuvustakistus on pöördvõrdeline mahtuvusega ja vahelduvvoolu sagedusega. Ka kondensaatoril eraldub reaktiivvõimsus. Tähis Aktiiv- ja induktiivtakistusega vooluring Tegelikkuses esineb harva puhast induktiivsust, enamasti ei saa jätta arvestamata pooli mähisetraadi aktiivtakistust. Kuigi induktiivsus ja aktiivtakistus on ühe ja sama aparaadi või tarviti omadused, vaadeldakse parema ettekujutuse saamiseks pooli kui aktiiv- ja induktiivtakistuse jadaühendust. See hõlbustab asja mõistmist. Jadaühendust iseloomustab ühine vool kogu vooluringis. Küll aga on vooluringi eri osadel erinevad pinged. Vaadeldaval juhul on tegelikult tegemist ju üheainsa objekti pooliga. Vahelduvvoolutehnikas on seepärast kasutusele võetud aktiiv- ja induktiivpinge mõiste.
ning siis lülitada see mähis pinge alla, näitab ampermeeter vähem. Seda põhjustavad nähtused, mis tekivad seoses voolu suuna muutumisega igal poolperioodil. Seepärast, et eristada takistust vahelduvvoolule takistusest alalisvoolule, mis avaldub valemiga l R= S tähistatakse oomilist takistust vahelduvvooluahelas tähega r ja nimetatakse aktiivtakistuseks. Seejuures r > R. Aktiivtakistuses eraldub energia ainult soojusena. Ainult aktiivtakistust omavateks tarvititeks võib lugeda kõiki neid, kus induktiivsus ja mahtuvus on tühised. Need on hõõglambid, küttekehad, takistid ja reostaadid. 50...60 Hz võrgusageduse või veel madalama sageduse juures on aktiivtakistus r praktiliselt võrdne sama keha takistusega alalisvoolule R. Sageduse suurenedes suureneb aktiivtakistus pindefekti mõjul juhtmes indutseeritud pöörisvoolude mõjul kulgeb vool rohkem pinnakihtides. Juhtme südamik jääb põhiliselt
sinusoidi poolperioodi asendamist ristkülikuga, mille kõrgus on 0,637 amplituudväärtusest. 35. 5.3.1. Millistest suurustest oleneb induktiivtakistus? xL=2fL=L, kus f vahelduvvoolu sagedus, L pooli induktsiivsus (oleneb keerdude arvust, mõõtmetest, kujust ja südamikust H), vahelduvvoolu nurksagedus rad/s 36. 5.3.2. Mille poolest erineb reaalse pooli takistus alalis- ja vahelduvvoolule? Alalisvoolu puhul arvestatakse oomtakistust ja vahelduvvoolu puhul aga aktiivtakistust. 37. ??? 5.3.3. Millest oleneb reaalse pooli võimsustegur? cos=rvr(vooluringi aktiivtakistus)/z(vooluringi näivtakistus) rvr=r(aktiiv)+rL(pooli mähistraadi aktiivtakistus) 38. 5.3.4. Millistest suurustest oleneb mahtuvustakistus ja milline on selle väärtus alalisvoolule? xc=1/2fC, kus C on kondensaatori mahtuvus F 39. 5.3.5. Kuidas arvutatakse jadalülituses vooluringi näivtakistus? z=((r+rL)2+(xL-xC)2)=(r2vr+x2) --- x reaktiivtakistus 40. 5.3.6
Alalisvoolumootor on elektrimootor, mis töötab alalisvooluga. Alalisvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas ei muutu. Suunaks on valitud positiivsete laengukandjate liikumise suund ( vooluringis plussilt miinusele). Alalisvoolu tekitavad alalispinge allikad, näiteks akud ja patareid. Aktiivtakistus on elektritakistus vooluahelas, milles puudub induktiivne ja mahtuvuslik komponent. Aktiivtkistuse mõõtühik on oom. Eristamaks aktiivtakistust alalisvooluahelas aktiivtakistusest vahelduvvooluahelas nimetatakse alalisvooluahela osa elektrilist takistust ka oomiliseks takistuseks. Oomilise takistuse tähis on R, vahelduvvooluahela aktiivtakisuse tähis on r. Takistus sõltub juhi materjalist ja mõõtmetest. Takistus R on võrdeline juhi pikkusega l, pöördvõrdeline juhi ristlõikepindalaga S ja sõltub juhi materjalist: kus: R on juhi takistus oomides [], on juhi materjali eritakistus oom-meetrites [m], l on juhi pikkus
võrrand näitab, et muutuva elektrivälja allikaks on muutuv magnetväli. 2) Tsirkulatsiooniteoreem ehk üldistatud koguvooluseadus. See võrrand näitab, et magnetvälja põhjustab liikuv laeng või muutuv elektriväli. 3) Gauss'i teoreem elektrivälja jaoks. 4) Gauss'i teoreem magnetinduktsiooni vektori jaoks. Tähistab fakti, et magnetlaenguid ei eksisteeri. 64. Tuletage laengu võnkumise võrrand võnkeringi jaoks.Lähtuge Ohm'i seadusest suletud ahela kohta. 65. Joonistage ainult aktiivtakistust sisaldava vahelduvvoolu ahela vektordiagramm. On antud pinge. Milline on vool? Rakendame ahelale generaatorist vahelduvpinge. Lihtsuse mõttes siinuselist. Vool ja pinge on samas faasis. 66. On antud ahelale rakendatud pinge. Milline on vool selles ahelas? Mis on induktiivtakistus? Joonistage induktiivsust sisaldava ahela vektordiagramm. Kogu väline pinge on rakendatud induktiivsusele. Induktiivtakistus on reaktiivse iseloomuga. Vool jääb pingest faasinurga võrra maha, kuid
võrrand näitab, et muutuva elektrivälja allikaks on muutuv magnetväli. 2) Tsirkulatsiooniteoreem ehk üldistatud koguvooluseadus. See võrrand näitab, et magnetvälja põhjustab liikuv laeng või muutuv elektriväli. 3) Gauss'i teoreem elektrivälja jaoks. 4) Gauss'i teoreem magnetinduktsiooni vektori jaoks. Tähistab fakti, et magnetlaenguid ei eksisteeri. 64. Tuletage laengu võnkumise võrrand võnkeringi jaoks.Lähtuge Ohm'i seadusest suletud ahela kohta. 65. Joonistage ainult aktiivtakistust sisaldava vahelduvvoolu ahela vektordiagramm. On antud pinge. Milline on vool? Rakendame ahelale generaatorist vahelduvpinge. Lihtsuse mõttes siinuselist. Vool ja pinge on samas faasis. 66. On antud ahelale rakendatud pinge. Milline on vool selles ahelas? Mis on induktiivtakistus? Joonistage induktiivsust sisaldava ahela vektordiagramm. Kogu väline pinge on rakendatud induktiivsusele. Induktiivtakistus on reaktiivse iseloomuga. Vool jääb pingest faasinurga võrra maha, kuid
+ L∗´q=0 ∗1 L 1 q+ q´ =0 ⇒q=cos ( ω0 t+ φ ) LC Joonistage ainult aktiivtakistust sisaldava vahelduvvoolu ahela vektrodiagramm. On antud pinge. Minnine on vool? U=U m cos ωt Rakendame ahelale generaatorist vahelduvpinge. Lihtuses mõttes siinuselise. U=U m cos ωt Vektordiagramm: U Um I= = cos ωt=I m cos ωt
kasutatavaid mõõteriistu (hetk-, amplituud- või efektiivväärtusi)? 18.Mida nimetatakse amplituuditeguriks? 19.Kui palju on vahelduvvoolu amplituudväärtus suurem efektiiv- väärtusest? 20.Leida 230 V pinge suurim maksimaalne e. amplituudväärtus. 48.Aktiivtakistusega vooluring. 1. Mis takistavad elektronide kindlasuunalist liikumist aktiivtakistusega vooluringis? Tuua näide. 2. Millist takistust nimetatakse aktiivtakistuseks, millise tähega aktiivtakistust tähistatakse ja mis ühikutes mõõdetakse? 3. Millist takistust nimetatakse oomiliseks takistuseks?Takistuse arvutamise valem. 4. Millest on tingitud aktiiv- ja oomilise takistuse erinevus? Tuua näide. 5. Kas aktiiv- ja oomiline takistus saavad olla võrdsed? Tuua näide. 6. Kuidas muutub sageduse kasvamisega aktiivtakistus? Põjenda. 7. Kuidas on omavahel nihutatud aktiivtakistit läbiv vool ja takistile rakendatud pinge. 8. Ohmi seadus efektiivväärtuste jaoks. Kirjutada valem
ning siis lülitada see mähis pinge alla, näitab ampermeeter vähem. Seda põhjustavad nähtused, mis tekivad seoses voolu suuna muutumisega igal poolperioodil. Seepärast, et eristada takistust vahelduvvoolule takistusest alalisvoolule, mis avaldub valemiga l R= S tähistatakse oomilist takistust vahelduvvooluahelas tähega r ja nimetatakse aktiivtakistuseks. Seejuures r > R. Aktiivtakistuses eraldub energia ainult soojusena. Ainult aktiivtakistust omavateks tarvititeks võib lugeda kõiki neid, kus induktiivsus ja mahtuvus on tühised. Need on hõõglambid, küttekehad, takistid ja reostaadid. 50...60 Hz võrgusageduse või veel madalama sageduse juures on aktiivtakistus r praktiliselt võrdne sama keha takistusega alalisvoolule R. Sageduse suurenedes suureneb aktiivtakistus pindefekti mõjul juhtmes indutseeritud pöörisvoolude mõjul kulgeb vool rohkem pinnakihtides. Juhtme südamik jääb põhiliselt
Aktiivste takistust tähistataks R ja mõõdetaks oomides (Joon. 1). Aktiivtakistuse korral voolutugevuse nullpunktid ja maksimaalväärtused langevad täielikult kokku pinge muutusega. Kehtivad kõik alalisvoolu seadused. 20 Takistust, mida vooluring omab induktiivsuse olemasolu tõttu nimetatakse induktiivtakistuseks. Induktiivtakistusteks (Joon. 2) on poolid ja mähised (need omavad peale intuktiivtakistuse veel ka aktiivtakistust). Tähis XL ja tema suurus määratakse seosest XL = 2 f L, kus XL () induktiivtakistus, f (Hz) voolu sagedus (meil kasutuses oleva voolu sagedus 50 Hz), L (H) /henri/ - (pooli, mähise jne.) induktiivsus. Induktiivtakistuse korral pinge jääb voolutugevusest maha 90° võrra, mis põhjustab võimsuse langust. Induktiivtakistus tarbib energiat magnetvälja tekitamiseks juhtmete ümber, mis omakorda kutsub esile eneseinduktsooni. S.t. osa energiast antakse
edastamiseks kasutatakse kahejuhtmelist liini -koaksiaalkaablit ja ristkülikukujulise ristlõikega lainejuhte. Kahejuhtmeliseks liiniks nimetatakse süsteemi kahest teineteisest isoleeritud juhtmest, mille kaugus teineteisest on väiksem kui lainepikkus Δλ Δl Kahejuhtmeline liin Ülikõrgsagedusliku energia edastamisel mööda kahejuhtmelist liini tuleb arvesse võtta liini aktiivtakistust, induktiivsust ja mahtuvust, mis jaotuvad ühtlaselt piki juhtme pinda. Kahejuhtmelise liini ekvivalentne skeem on kujutatud joonisel ?. Ülikõrgsagedusliku energia edastamisel tekivad suured kiirguskaod, mis on võrdelised sageduse ruuduga. Kahejuhtmelise liini kasutamine on radari tehnikas vajalik ülikõrgsageduslike elementide omavaheliseks ühenduseks. Selleks kasutatakse eri konstruktsiooniga kahejuhtmelist liini, mida nimetatakse koaksiaalkaabliks.
Vahelduvvooluvõrgu sisendpinged, voolud, sagedused ja faaside arvud määravad kogu toitesüsteemi kvaliteedi. Kvaliteedinäitajate gruppi kuuluvad ka püsi-ja dünaamiline stabiilsus, pinge ning voolu võimalik mittesiinuselisus ja dünaamiliste häiringute kestus ning korduvus. Väikese võimsusega toitevõrgu puhul osutuvad piiratuks sisendvoolu harmooniline koostis, võimsustegur ja suuruste ajadiagrammid. Pikkade kaabelliinide korral tuleb arvestada nende aktiivtakistust. Kõrgharmoonilise kooseisuga voolu puhul kaablis on märkimisväärselt olulised jaotatud induktiivsused ja mahtuvused. Seega tuleb vältida või piirata resonantsnähtusi ja pingete ning voolude kuju moonutusi. Alalisvoolu puhul määravad toitevõrgu kvaliteedi peamiselt sisend-nimipinged ja sisend- nimivoolud. Kvaliteedinäitajate hulka kuuluvad siin püsi-ja dünaamiline stabiilsus ning häiringute kestus ja korduvus. Olulised kvaliteedinäitajad on pulsatsiooni tase ja sagedus, väikese
annaabi.ee 
