Переменный ток - электрический ток, изменяющийся во времени. В общем понимании к П. т. относят разл. виды импульсных, пульсирующих, периодич. и квазипериодич. токов. В технике под П. т. обычно подразумевают периодич. или почти перподич. токи перем. направления. Наиб. употребителен П. т., сила к-рого J меняется во времени по гармонич. закону (гармонический, или синусоидальный, П. т.):
Здесь I - амплитуда,
- нач. фаза,
- круговая частота. В эл--технике (и, частично, в радиотехнике) обычно
реализуются квазистационарные цепи . П. т. [см. Квазистационарное (квазистатическое)
приближение]. При этом в многопроводных системах, предназначенных
для передачи энергии, часто используют многофазные П. т. - текущие по разным
проводам токи с одинаковыми амплитудами, но разными фазами. В частности,
в симметричных трёхфазных системах фазы отличаются на 2
/3.
Большинство пассивных электрич. цепей работает в линейном режиме, когда
справедлив суперпозиции принцип .При прохождении через такие цепи
чисто гармонич. П. т. (*) не искажают своей формы, тогда как при наличии
нелинейных элементов (напр., железных сердечников в трансформаторах, нелинейных
преобразователей, диодов, триодов и т. п.) синусоидальные сигналы искажаются,
обогащаясь высшими гармониками. Квазистационарные цепи с сосредоточенными
параметрами могут быть составлены как определ. комбинации индуктивностей
L, ёмкостей С и сопротивлений R. Связь между напряжением
и и силой П. т. J в этих элементах задаётся ф-лами
В нелинейных режимах величины
L, С,
R являются функциями протекающего тока J; в линейных режимах они
либо постоянны, либо зависят в явном виде от времени (параметрич. системы).
При расчёте электрич. цепей гармонич.
П. т. удобно пользоваться комплексными амплитудами напряжения
(U - амплитуда напряжения) и тока
и комплексными импедансами
принимающими на индуктивных, ёмкостных
и резистивных участках соответственно значения ZL=
ZR
= R. Тогда квазистационарная линейная цепь (многополюсник) любой сложности
допускает расчёт по обычным
Кирхгофа правилам .Так, для последовательна
включённых элементов
L, С, R суммарный импеданс
Это импеданс колебательного Z/СЛ-контура,
высокодобротного при условии L/CR
1.
На резонансной (томсоновской) частоте
= (ЬС)~1/* импеданс Z минимален но модулю. Метод
комплексных амплитуд порождает метод векторных (круговых) диаграмм, основанный
на графит, построении напряжений и токов как векторов на комплексных плоскостях,
что придаст наглядность решениям мн. задач эл--техники.
Мощность W, выделяемая в цепи П.
т., определяется усреднением за период колебаний
произведения и J:
где
- разность фаз между напряжением и током. Иногда вводят понятие эффективных
(действующих) напряжений
и токов
чтобы ф-ла для оптимально поглощаемой (отдаваемой сопротивлению) мощности
имела тот же вид, что и для цепей пост. тока. Этот оптимум достигается
при значении
=
0. Такой режим наз. согласованным. При
0
часть мощности "отражается" обратно к источнику. Поэтому иногда проблему
согласования в эл--технике наз. проблемой "оптимального cos
".
С ростом частоты
квазистационарное приближение перестаёт быть справедливым, и для получения
распределения П. т. необходимо обращаться непосредственно к Максвелла
уравнениям. Чтобы подчеркнуть это обстоятельство, иногда такие токи
наз. быстропеременными (БПТ) и предпочитают оперировать не с суммарными
(интегральными) силами тока, а с их объёмными плотностями j(r,t). При
протекании по хорошо проводящим телам БПТ стремятся прижаться к их наружным
поверхностям (скин-эффект). В случае идеальной проводимости они распределяются
по самой поверхности; такие токи наз. поверхностными и характеризуются
поверхностными плотностями. Плотность БПТ всегда можно разбить на потенциальную
и вихревую компоненты. Последняя ответственна за возбуждение вихревых эл--магн.
полей. В открытых (неэкранированных) системах именно с вихревыми П. т.
связано излучение эл--магн. энергии. Это, в частности, используется в излучателях
(антеннах), где путём подбора надлежащих распределений БПТ создаются требуемые
угл. распределения полей излучения (диаграммы направленности).
Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.
Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.
Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.
Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
