Генератор. Променлив ток. Ефективни стойности
Генераторът преобразува механична енергия в електрична: когато рамка се върти равномерно в магнитно поле, потокът през нея се изменя и се индуцира синусоидално ЕДН. Така се получава променлив ток, който периодично сменя посоката и големината си. В България мрежата е с честота 50 Hz. Ефективната стойност на променливия ток е стойността на постоянен ток, който отделя същата топлина в същия резистор; за синусоидален ток тя е √2 пъти по-малка от амплитудата.
Какво да запомним
- Генераторът превръща механична енергия в електрична; въртящата се част е роторът.
- Честота на мрежата в България: 50 Hz, период T = 0,02 s.
- u = Um·sin(ωt), ω = 2πf.
- Uеф = Um/√2, Iеф = Im/√2.
- Волтметрите и амперметрите показват ефективните стойности.
Пример
Мрежовото напрежение е 230 V ефективно, следователно амплитудата му е 230·√2 ≈ 325 V.
Проверете се: 20 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Каква е честотата на променливия ток в електрическата мрежа в България?
- 60 Hz
- 50 Hz
- 100 Hz
- 230 Hz
Отговор: 50 Hz
В Европа мрежовата честота е 50 Hz.
Как се нарича въртящата се част на генератора?
- Статор
- Трансформатор
- Реостат
- Ротор
Отговор: Ротор
Роторът се върти, а статорът е неподвижен.
Какъв е периодът на ток с честота 50 Hz?
- 0,02 s
- 0,2 s
- 50 s
- 0,05 s
Отговор: 0,02 s
T = 1/f = 1/50 = 0,02 s.
Напрежението се изменя по закона u = 311·sin(314t) V. Каква е честотата му?
- 314 Hz
- 50 Hz
- 100 Hz
- 311 Hz
Отговор: 50 Hz
ω = 2πf = 314 rad/s, f = 314/(2π) ≈ 50 Hz.
Как се изменят амплитудата на ЕДН и честотата на генератор, ако рамката му започне да се върти два пъти по-бързо?
- Честотата се удвоява, амплитудата не се изменя
- Амплитудата се удвоява, честотата не се изменя
- И двете остават същите
- И двете се удвояват
Отговор: И двете се удвояват
εmax = NBSω, а f = ω/2π; и двете са пропорционални на ω.
Какво преобразува генераторът на електричен ток?
- Електрична енергия в механична
- Механична енергия в електрична
- Топлинна енергия в светлинна
- Химична енергия в електрична
Отговор: Механична енергия в електрична
Роторът се върти от турбина или двигател и механичната енергия се превръща в електрична.
Колко пъти за 1 s сменя посоката си ток с честота 50 Hz?
- 50
- 25
- 100
- 200
Отговор: 100
За всеки период посоката се сменя два пъти, затова 2 · 50 = 100 пъти.
Каква е формата на графиката на ЕДН на генератор с равномерно въртяща се рамка?
- Синусоида
- Права линия
- Парабола
- Хипербола
Отговор: Синусоида
Потокът се изменя като cos ωt, затова ЕДН се изменя синусоидално.
Генератор има 4 двойки полюси. С колко оборота в минута трябва да се върти роторът, за да дава ток с честота 50 Hz?
- 3000
- 1500
- 375
- 750
Отговор: 750
f = pn, n = f/p = 50/4 = 12,5 оборота в секунда = 750 оборота в минута.
Рамка със 100 навивки и площ 0,01 m2 се върти с ъглова скорост 100 rad/s в поле 0,5 T. Колко е амплитудата на ЕДН?
- 5 V
- 50 V
- 500 V
- 0,5 V
Отговор: 50 V
ε0 = NBSω = 100 · 0,5 · 0,01 · 100 = 50 V.
Коя стойност на променливото напрежение показва обикновеният волтметър?
- Ефективната
- Амплитудната
- Моментната
- Най-малката
Отговор: Ефективната
Уредите за променлив ток са градуирани в ефективни стойности.
Каква е връзката между ефективната и амплитудната стойност на синусоидално напрежение?
- Uef = U0/√2
- Uef = U0·√2
- Uef = U0/2
- Uef = 2U0
Отговор: Uef = U0/√2
За синусоидален ток ефективната стойност е около 0,707 от амплитудата.
Амплитудата на синусоидален ток е 10 A. Колко е ефективната му стойност?
- ≈ 14,1 A
- ≈ 7,07 A
- 5 A
- 10 A
Отговор: ≈ 7,07 A
Ief = 10/√2 ≈ 7,07 A.
Нагревател със съпротивление 46 Ω е включен към мрежа 230 V. Каква е мощността му?
- 2300 W
- 575 W
- 5 W
- 1150 W
Отговор: 1150 W
P = U2/R = 2302/46 = 1150 W.
Как се определя ефективната стойност на променлив ток?
- Като постоянен ток, който за същото време отделя в същия резистор същото количество топлина
- Като средната стойност на тока за един период
- Като най-голямата стойност на тока
- Като половината от амплитудата
Отговор: Чрез топлинното действие на тока
Ефективната стойност е равна на такъв постоянен ток, който има същото топлинно действие.
Какво е ефективното напрежение в домашната електрическа мрежа в България?
- 110 V
- 400 V
- 230 V
- 12 V
Отговор: 230 V
Битовата мрежа е с ефективно напрежение 230 V и честота 50 Hz.
Колко е средната стойност на синусоидален ток за един цял период?
- Амплитудата
- Ефективната стойност
- Половината от амплитудата
- Нула
Отговор: Нула
Половин период токът тече в една посока, половин в обратната и средната стойност е нула.
Какъв ток тече през крушка 100 W, включена към мрежа 230 V?
- ≈ 2,3 A
- ≈ 0,43 A
- ≈ 23 A
- ≈ 0,043 A
Отговор: ≈ 0,43 A
I = P/U = 100 / 230 ≈ 0,43 A.
Кондензатор се включва към мрежа 230 V. Какво напрежение трябва да издържа поне изолацията му?
- ≈ 325 V
- 230 V
- ≈ 163 V
- 115 V
Отговор: ≈ 325 V
Напрежението достига амплитудата U0 = 230 · √2 ≈ 325 V, затова изолацията трябва да издържа нея.
Ютия работи при 230 V и ток 4 A. Колко енергия консумира за 30 минути?
- 0,92 kWh
- 4,6 kWh
- 0,46 kWh
- 1,84 kWh
Отговор: 0,46 kWh
P = UI = 920 W; E = 0,92 kW · 0,5 h = 0,46 kWh.