ELEKTŘINA A MAGNETISMUS

STŘÍDAVÝ PROUD

Výkon střídavého proudu v obvodu s odporem

Zavedení efektivních hodnot proudu a napětí.

Víme:

Proto se musí měnit i hodnota výkonu a pro jeho okamžitou hodnotu musí platit

p = u . i = R . i . i = R . i2 = R . Im2sin2ωt = Pmsin2ωt

R.Im2 = Pm ... amplituda výkonu

Časový diagram dané závislosti:

Popis grafu:

T ... perioda, Pm ... amplituda výkonu

čárkovaná křivka (časový diagram střídavého proudu)

fialová křivka (časový diagram okamžitého výkonu)

plocha pod křivkou p je rovna ploše obdélníka o stranách 0,5.Pm a T

Závěry plynoucí z grafu a jeho popisu:

Grafický důkaz druhého tvrzení (pro zájemce):

Zavedení efektivních hodnot napětí a proudu:

Ze vztahu I2.R = 0,5.Im2.R plyne:

Im ... amplituda harmonického střídavého proudu

I ... efektivní hodnota střídavého proudu 

Um ... amplituda harmonického střídavého napětí

U ... efektivní hodnota střídavého napětí 

Obdobně mžeme odvodit pro napětí:

SHRNUTÍ

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

Potom pro výkon střídavého proudu v obvodu s odporem platí vztah P = U . I, kde U a I jsou efektivní hodnoty střídavého napětí a proudu.

POZNÁMKA:

Grafické znázornění veličin v obvodech střídavého proudu a napětí

FÁZOROVÝ DIAGRAM

zobrazuje fázový rozdíl jednotlivých fyzikálních veličin

FÁZOR je symbolické vyjádření dané fyzikální veličiny rotujícím vektorem

délka vektoru je rovna amplitudě veličiny

ČASOVÝ DIAGRAM

zobrazuje závislost daných fyzikálních veličin na čase

souvislost mezi fázorovým a časovým diagramem

Fázorový a časový diagram v Geogebře (autor: Bohumil Černocký)

PROCVIČOVACÍ ÚLOHY

ÚLOHA 1:

Střídavé napětí o frekvenci 50 Hz má amplitudu 200 V. Určete okamžité hodnoty napětí za dobu 2,5 ms, 4 ms, 5 ms a 14 ms. Předpokládejte, že v čase t = 0 s je okamžité napětí u = 0 V.

(140 V, 190 V, 200 V, -190 V)

ÚLOHA 2:

Určete údaje na voltmetru a ampérmetru v obvodu střídavého proudu s rezistorem, jestliže amplituda střídavého napětí je 141 V a amplituda proudu 2,8 A. Jaký je odpor R rezistoru zapojeného v obvodu střídavého proudu?

(100 V, 2A, 50 ohmů)

ÚLOHA 3:

Střídavé napětí má amplitudu 300 V a frekvenci 50 Hz. Za jakou dobu od počátečního okamžiku (t = 0, u = 0) bude okamžitá hodnota napětí 150 V?

(1,7 ms)

ŘEŠENÁ ÚLOHA

Délka výboje doutnavky (Sbírka řešených úloh KDF MFF UK)