Физика и астрономия · 10 клас · урок 3 от 4

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.

Работен лист за печат

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.

  1. 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.

  2. Как се нарича въртящата се част на генератора?
    • Статор
    • Трансформатор
    • Реостат
    • Ротор

    Отговор: Ротор

    Роторът се върти, а статорът е неподвижен.

  3. 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.

  4. 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.

  5. 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.

  6. 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.

  7. 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.

  8. 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.

  9. 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.

  10. 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.

  11. Коя стойност на променливото напрежение показва обикновеният волтметър?
    • Ефективната
    • Амплитудната
    • Моментната
    • Най-малката

    Отговор: Ефективната

    Уредите за променлив ток са градуирани в ефективни стойности.

  12. 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.

  13. 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.

  14. 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.

  15. 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.

  16. 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.

  17. 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.

  18. 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.

  19. 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.

  20. 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.