Vahelduvvool (3)

Vahelduvvool , elektromagnetvõnkumine, elektromagnetlained
Vahelduvvooluks nimetatakse elektrivoolu, mille korral voolutugevus muutub perioodiliselt.
Periood on aeg, mille jooksul keha sooritab ühe täisringi. Tähis T, ühik 1s.
T= t/n T= 2π/ω
t-liikumise aeg
n- sooritatud võngete arv
ω- nurkkiirus
Sagedus
näitab võngete või pöörete arvu ajaühikus. Ühik 1 Hz.
= n/t =1/T
Ringsagedus (ω) näitab ajaühikus läbitavat faasinurka radiaanides.Ühik rad/s.
ω=2πf
Siinuse või koosinuse argumenti ωt nimetatakse faasiks. Faas näitab, millises seisundis võnkuv süsteem parajasti on. Faasi tähistatakse tähega φ ja väljendadakse radiaanides või nurgakraadides.
Perioodiliselt muutuvaks suuruseks on voolutugevuse väärtus antud ajahetkel ehk hetkväärtus.
i= Im cos ωt
i=Im sin ωt
e= Em cos ωt
u=Um cos e= Em cos ωt
Generaator on seade, mis muundab mingit teist energiat vahelduva elektromagnetvälja energiaks. Kaks põhiosa on paigalseisev osa ehk staator ja pöörlev osa ehk rootor . Generaatoris pöörleb elektromanget ja juhtmed suubuvad staatori uuretesse. Mehaanilise igas keerus tekib sinusoidaalselt muutuv elektromotoorjõud.
e= Em cos ωt
amplituudväärtus Em= BS ω
B- magnetinduktsioon generaatoris S-mähisekeeru pindala ω- rootori pöörlemise nurksagedus
Soojuselektrijaam on soojusest elektrienergiat tootev ettevõte.Plussid: erinevad kütused, saab ehitada igale poole, ehitus on odav ja lihtne. Miinused: jääkained, loodusressursside raiskamine.
Hüdroelektrijaam on voolava vee mehaanilisest energiast elektrienergiat tootev ettevõte. Plussid: võimsust saab kiiresti ja suurtes piirides reguleerida, ei saasta loodust, odav, taastuv energia. Miinused: oleneb vee tasemest, raske ja kallis ehitada, suurte alade üleujutamine, lisaläbikäigud kaladele.
Tuumaelektrijaam . Plussid: kulub vähem kütust, puhas energia. Miinused: kiiritusoht, raske töötajaid leida, radioaktiivsed jäägid.
Aktiivtakistus- takistus, mis sõltub juhi mõõtmetest, materjalist ja temperatuurist. Aktiivtakistusel muundub kogu elektromagnetvälja energia teisteks energia liikideks.
R=ρ l/S
R= Ur/I
Induktiivtakistus . Suurus, mis iseloomustab induktiivkoormuse omadust piirata voolutugevust , kuid mitte muundada elektromagnetvälja energiat teisteks energialiikideks. Induktiivtakistuse korral jääb voolutugevus pingest π/2 võrra maha. Tähis XL , definitsioonvalem XL= UL/I. Ühik SI-s 1 oom (1Ω).
Mahtuvustakistus . Suurus, mis iseloomustab mahtuvuskoormuse omadust piirata voolutugevust, kuid mitte muundada elektromagnetvälja energiat teisteks energialiikideks. Toimub perioodiline energiavahetus generaatori ja kondensaatori vahel. Mahtuvustakistuse korral on voolutugevus pingest π/2 võrra ees. Tähis Xc, definitsioonvalem
Xc=Uc/I. Ühik 1 oom (1Ω).
Näivtakistus. Suurus, mis iseloomustab tarbijat, milles toimub nii elektromagnetvälja energia muundumine teisteks energialiikideks kui elektri-ja magnetvälja energia perioodiline vastastikune muundumine. Tähis Z, ühik üks oom (1Ω). Definitsioonvalem
Vahelduvvoolu abil ajaühikus saadavat soojust ja valgust või tehtavat mehaanilist tööd iseloomustab võimsus, mis nagu alalisvooli korralgi on leitav voolutugevuse ja pinge korrutamise teel.
P=UI cos
Vahelduvvoolu tugevuse efektiivväärtus võrdub sellise alalisvoolu tugevusega , mis eraldab sama ajavahemiku jooksul juhis niisama suure soojushulga nagu vahelduvvoolgi. Ühik 1 A
Trafo on elektromagnetilisel induktsioonil põhinev seade vahelduvpinge ja voolutugevuse muutmiseks. Trafod muudavad ülekandeliini kõrgepinge tarvititele sobivaks 220 V pingeks. Trafo koosneb vähemalt kahest juhtmepoolist ehk mähisest, mis on keritud ühisele, raudplekilehtedest koosnevale kinnisele südamikule. Mähis, millele rakendatakse trafole antav vahelduvpinge on tuntud kui primaarmähis. Teine mähis, millelt võetakse trafost väljuv pinge, kannab sekundaarmähise nime.
k=U1/U2 =N1/N2 .
Võnkering on vooluring , mis sisaldab kondensaatorit ja juhtmepooli.
Energia muundumine võnkeringis. Kõigepealt tuleb võnkering tasakaalust välja viia. Seda võib teha näiteks kondensaatori laadimisel mingi alalisvooluallika abil. Laetud kondensaator omandab potentsiaalse energia, mille määravad kondensaatori mahtuvus C ja tema pinge U. Oma olemuselt on tegemist plaatide vahele koondunud elektrivälja energiaga We. Lahutamisel allikast ja ühendamisel pooliga hakkab kondensaator läbi pooli tühjenema. Lenzi reegli kohaselt toimib poolis tekkiv endainduktsiooni elektromotoorjõud kondensaatori pingele vastupidises suunas ja piirab voolu kasvu. Alles siis, kui pinge kondensaatoril on saanud nulliks, saavutab voolutugevus oma maksimaalse väärtuse. Kondensaatori elektrivälja energia on muundunud pooli magnetvälja energiaks Wm, mis on vaadeldav laengukandjate liikumise kineetilise energiana.
Isevõnkuva süsteemi põhiosad: vooluallikas, ventiil , võnkering. Elektrongeneraator on seade, mis tekitab sumbumatuid elektromagnetvõnkumisi, kasutades selleks kas alalisvooluallikat või mingi teise sagedusega vahelduvvooluallikast saadavat energiat. Elektrongeneraator sisaldab enamasti võnkeringi, mille omavõnkesagedus määrab tekitatavate võnkumiste sageduse. Lisaenergia andmiseks võnkeringile kasutatakse positiivset tagasisidet. Võnkering ise avab ventiili, läbi mille ta vooluallikalt energiat juurde saab. See toimub hetkel, mil välise allika poolt tekitatav vool on võnkeringis endas kulgeva vooluga samasuunaline ja tugevdab võnkumist.
Thompsoni valem võnkeperiood on võrdeline ruutjuurega induktiivsusest ja mahtuvusest.
Resonants on nähtus, mille korral sagedus saab võrdseks võnkeringi omavõnkesagedusega. Sellega seoses pinge või voolutugevuse amplituud kasvab järsult.
Elektromagnetvõnkumine levib ruumis elektromagnetlainena. Elektromagnetlaine on ristlaine . Selle levimiseks ei ole keskkond vajalik. Elektromagnetlaine kannab enesega energiat, mida nimetatakse kõnekeeles elektrienergiaks. Laine levimiskiirus on lainepikkuse ja sageduse korrutis. v=λf