Змінний струм
Змінний струм — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення.
Синусоїда, діюче значення, RLC-кола і трансформатор
Експерименти
Синусоїдна напруга
Змінна напруга змінюється за законом u(t) = U_max·sin(ωt + φ), де ω = 2πf. Це вертикальна проєкція вектора довжиною U_max, що обертається з кутовою швидкістю ω; повний оберт триває період T = 1/f. Діюче значення U_д = U_max/√2 нагріває резистор так само, як стала напруга такої ж величини: 230 В у розетці — діюче значення, амплітуда близько 325 В.
Спробуй: Обери налаштування «Європа» і порівняй U_max з U_д, потім перемкнися на «США» й поспостерігай, як скорочується період.
R, L і C у колі змінного струму
У резисторі струм збігається за фазою з напругою. У котушці струм відстає від напруги на 90°, а її індуктивний опір X_L = 2πfL зростає з частотою. У конденсаторі струм випереджає напругу на 90°, а його ємнісний опір X_C = 1/(2πfC) з частотою зменшується. Амплітуда струму I = U/X.
Спробуй: Обери конденсатор і підвищуй частоту: X_C зменшується, тому струм зростає. Потім спробуй те саме з котушкою.
Резонанс у послідовному RLC-колі
У послідовному RLC-колі реактивні опори віднімаються: повний опір Z = √(R² + (X_L − X_C)²), а напруга випереджає струм на φ = atan((X_L − X_C)/R). На резонансній частоті f₀ = 1/(2π√(LC)) X_L = X_C, тому Z = R, φ = 0 і струм найбільший. Вище f₀ коло поводиться як індуктивне (φ > 0), нижче — як ємнісне (φ < 0).
Спробуй: Встанови f рівною f₀ — напруги на L і C компенсують одна одну, і кожна може бути більшою за напругу джерела. Потім збільш R і подивись, як пік резонансної кривої стає нижчим і ширшим.
Трансформатор
Змінний струм у первинній обмотці створює в залізному осерді змінний магнітний потік, який індукує напругу у вторинній обмотці. Напруги відносяться як числа витків: U₂ = U₁·N₂/N₁. Ідеальний трансформатор не втрачає енергії, тому U₁·I₁ = U₂·I₂: якщо напруга зростає, струм у стільки ж разів зменшується.
Спробуй: Зроби N₂ у десять разів більшим за N₁ — напруга зросте в десять разів, але струм у первинній обмотці буде вдесятеро більшим, ніж у вторинній. Тому електроенергію передають за високої напруги.
Поширені запитання
Що таке «Змінний струм»?
Змінний струм — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення. Синусоїда, діюче значення, RLC-кола і трансформатор
Застосунок «Змінний струм» безкоштовний?
Так. Застосунок «Змінний струм» повністю безкоштовний. Він працює в браузері на комп’ютері, планшеті й телефоні, акаунт не потрібен.
Що можна дослідити в застосунку «Змінний струм»?
Синусоїдна напруга, R, L і C у колі змінного струму, Резонанс у послідовному RLC-колі, Трансформатор.
Що показує експеримент «Синусоїдна напруга»?
Змінна напруга змінюється за законом u(t) = U_max·sin(ωt + φ), де ω = 2πf. Це вертикальна проєкція вектора довжиною U_max, що обертається з кутовою швидкістю ω; повний оберт триває період T = 1/f. Діюче значення U_д = U_max/√2 нагріває резистор так само, як стала напруга такої ж величини: 230 В у розетці — діюче значення, амплітуда близько 325 В.
Що показує експеримент «R, L і C у колі змінного струму»?
У резисторі струм збігається за фазою з напругою. У котушці струм відстає від напруги на 90°, а її індуктивний опір X_L = 2πfL зростає з частотою. У конденсаторі струм випереджає напругу на 90°, а його ємнісний опір X_C = 1/(2πfC) з частотою зменшується. Амплітуда струму I = U/X.
Готуєшся до контрольної?
Завантаж свої конспекти, і StudyFi перетворить їх на картки, тести й подкасти.