1._OBVOD STŘÍDAVÉHO PROUDU

VY_32_INOVACE_06_III./1._OBVOD STŘÍDAVÉHO PROUDU

Střídavý proud Vznik střídavého napětí a proudu Fyzikální veličiny popisující jevy v obvodu se střídavým proudem Střídavý obvod, parametry obvodu Střídavý obvod s odporem

Vznik střídavého napětí a proudu  Cívku necháme rovnoměrně otáčet

ve stejnorodém magnetickém poli. Ke kroužkům, na něž je vyveden začátek a konec cívky, připojíme voltmetr. U

ϕ

t

Vznik střídavého napětí a proudu Proměnné napětí s harmonickým průběhem je střídavé elektrické napětí a elektrickým obvodem prochází střídavý elektrický proud, který má rovněž harmonický průběh. střídavé elektrické napětí – nabývá střídavě kladné a záporné hodnoty střídavý elektrický proud – mění pravidelně svůj směr Okamžité hodnoty střídavého el. napětí označujeme u, okamžité hodnoty střídavého el. proudu i. V praxi se využívá nejvíce střídavé el. napětí nízké frekvence f = 50 Hz.

Fyzikální veličiny popisující jevy v obvodu se střídavým proudem  Největší okamžité napětí je amplituda el. napětí Um  Největší okamžitý proud je amplituda el. proudu Im  Pro střídavé napětí, popř. proud je důležitým údajem

frekvence f čili kmitočet (počet period za sekundu)

1 f  T  T je perioda. Je to doba, po které se opakuje periodický

děj.

 Jednotkou frekvence je hertz Hz, jednotkou periody je

sekunda s.

Efektivní hodnota střídavého proudu a napětí  V obvodu střídavého el. proudu se okamžité

napětí neustále mění. Abychom mohli porovnat účinky střídavého el. napětí a el. proudu, zavádíme efektivní hodnoty U a I.  K porovnání proudů slouží tepelný ampérmetr. stupnice drátek pružina Při průchodu proudu se drátek zahřeje a prodlouží

Efektivní hodnota střídavého proudu a napětí Pokud se ručka vychýlí při průchodu stejnosměrného i střídavého proudu stejně, říkáme, že střídavý proud má stejnou efektivní hodnotu jako stejnosměrný. Tepelné účinky jsou v obou případech stejné. Dá se odvodit, že pro efektivní hodnoty střídavého proudu a napětí platí vztahy

Im I  0,707 I m 2 Um U  0,707U m 2

Efektivní hodnoty  Voltmetry a ampérmetry se obvykle konstruují tak,

aby ukazovaly efektivní hodnoty.  Jestliže je na měřidle pouze značka a chybí značka pro střídavé veličiny, nesmíme takový přístroj zapojit na střídavé napětí. 

Um U

Obvod střídavého proudu S rezistorem S cívkou S kondenzátorem

Střídavý obvod  Střídavý obvod tvoří různé funkční prvky. V

nejjednodušším případě je to rezistor, cívka nebo kondenzátor.  Tyto prvky jsou charakterizované svými parametry. Funkční prvek obvodu

Parametr

rezistor

odpor R

cívka

Indukčnost L

kondenzátor

Kapacita C

Obvod střídavého proudu s odporem u Um i  sin t R R Um Im je amplituda Im  R střídavého proudu.

Pro střídavý proud s odporem platí Ohmův zákon. Odpor R rezistoru v obvodu střídavého proudu je stejný jako v obvodu stejnosměrného proudu. Nazývá se rezistance.

Obvod střídavého proudu s odporem  Časový diagram střídavého napětí a proudu

= graf závislosti napětí a proudu na čase

 Napětí a proud nejsou vektory. Šipky znázorňují, že

veličiny jsou ve fázi. Znázornění se nazývá fázový diagram a má velké využití v elektrotechnice.

Obvod střídavého proudu s odporem

i  I m sin t u  U m sin t Rezistance střídavého obvodu nemá vliv na fázový rozdíl střídavého napětí a proudu. V jednoduchém obvodu s odporem mají obě veličiny stejnou fázi a jejich fázový rozdíl je nulový ( = 0).

Výkon střídavého proudu v obvodu s odporem

p  ui

Okamžitá hodnota výkonu:

p  Ri  RI m sin t 2

2

Pm  RI

2 m

Pm je maximální hodnota výkonu

2

Výkon střídavého proudu v obvodu s odporem Efektivní hodnoty střídavého napětí U a proudu I odpovídají hodnotám proudu stejnosměrného, který má v obvodu s odporem stejný výkon jako daný proud střídavý. Pro výkon střídavého proudu v obvodu s odporem platí vztah

P=U.I