فصل سیزدهم:جریان متناوب

جریان متناوب:

- جریان متناوب: جریانی است که جهت و مقدار(دامنه) آن طی زمان تغییر میکند. نکته:دامنه ی جریان یا ولتاژ از صفر تا حد اکثر مثبت واز حد اکثر مثبت تا صفر واز صفر تا حد اکثر منفی و از حداکثر منفی تا صفر تغییر میکند.

انواع جریان متناوب: - جریانهای متناوب بر اساس شکل موجهای ساخته شده به چند دسته تقسیم بندی میشوند. موج سینوسی،دندان اره ای،پله ای و... تقسیم بندی میشوند.

نحوه ی تولید جریان متناوب: طبق قانون دست راست اگر یک هادی در داخل میدان مغناطیسی به حرکت در آید در صورت قطع خطوط میدان در هادی ولتاژی القا میشود که جهت آن توسط قانون مولدی یا دست راست قابل تشخیص است.ن

نحوه تولید نیروی محرک الکتریکی در اثر چرخش یک کلاف در میدان مغناطیسی به صورت زیر است:

1)اگرخطوط مغناطیسی به وسیله ی سیم پیچ قطع نشود یعنی سیم پیچ با خطوط قوا موازی باشد ولـتاژ در این مرحله صفر می شود.

2)اگرسیم پیچ و خطوط میدان زاویه 45تشکیل دهند,جریان القایی زیاد می شود.

3)اگرسیم پیچ و خطوط میدان عمود باشند ولتاژ به حد ماکزیمم می رسند.

4)اگرسیم پیچ و خطوط میدانباهم زاویه135درجه بسازندجریان القایی و ولتاژ کم می شود.

5)اگرخطوط میدان و سیم پیچ زاویه 180دجه بسازند,جریان القایی صفر می شود.

6)با چرخش کلاف سیم پیچ در همان جهت,این بار هادی را در جهت مخالف ترک میکنددر نتیجه جهت جریان القایی عوض شده و نیم سیکل منفی شروع شده و مراحل گذشته تکرار می شودتا یک شکل موج سینوسی به شکل زیر تشکیل شود:

1) زمان تناوب: طبق تعریف مدت زمانی را که طول میکشد تا یک سیکل کامل به وجود آید زمان تناوب یا پریود می گویند. که آنرا با حرف T نشان میدهندو واحدش ثانیه است.

2 ) فرکانس:طبق تعریف عبارت است از تعداد سیکل هایی که در یک ثانیه پیموده میشود آنرا با حرفfنشان می دهندو واحدشHZ (هرتز) است. نکته: بین فرکانس و زمان تناوب یک رابطه ی عکس وجود دارد که مطابق روابط زیر بیان میشود. f=1/T T=1/f

3)طول موج: به مسافتی که یک موج در یک سیکل کامل طی میکند طول موج میگویند. طول موج به سرعت انتشارموج و تغییرات فرکانس بستگی دارد آنرا با حرفλ(لاندا) نشان داده می شود و فرمولهای آن به صورت زیر است λ=v/f λ=c/f

نکته:واحد طول موج متر است.

4) سرعت زاویه ای: سرعت زاویه ای عبارت است از زاویه ای که در واحد زمان طی میشودو آنرا با حرف ω (اٌمگا)نشان می دهندو واحدش رادیان بر ثانیه است. 2πR=ω

نکته: سرعت زاویه ای در حرکتهای دایره ای شکل و تحت زاویه کاربرد دارد.

5)مقدار ماکزیمم جریان و ولتاژ سینوسی: با توجه به اینکه شکل موج سینوسی دارای مقادیر مختلفی در زمان میباشد میتوان نقاط ماکزیمم آنرا به صورت زیر تعریف کرد.

مقدار ماکزیمم یا پیک(P): به فاصله ی محور افقی زمان تا بالاترین نقطه ی نیم سیکل منفی مقدار پیک میگویند. -مقدار پیک تا پیک: به فاصله ی پایین ترین نقطه ی موج در نیم سیکل منفی تا بالاترین نقطه ی موج در نیم سیکل مثبت مقدارp_p می گویند.که فرمولهای آن به صورت زیر است:

6) مقادیر لحظه ای: شکل موج سینوسی در هر لحظه از زمان دارای مقادیر مختلفی است؛ که به آنها مقادیر لحظه ای ولتاژگویند و آن را با v نشان میدهند.

7)معادله ی زمانی جریان یا ولتاژ سینوسی: با توجه به اینکه جریان یا ولتاژ متناوب در طی چرخش دایره ای شکل زاویه ای را میپیماید و دارای مقادیر مختلفی میباشد. میتوانیم برای ولتاژ القا شده در هر لحظه معادله ای بنویسیم که این معادله معروف است؛ معادله ی زمانی جریان و ولتاژ.

معادله زمانی ولتاژمتناوب:V=Vmaxsinwt معادله زمانی جریان متناوب:I=Imaxsinwt

8)مقدار متوسط:مقدار متوسط یک ولتاژ یا جریان متناوب،میانگین مقادیر لحظه ای آن موج در یک دوره ی متناوب است. برای بدست آوردن مقدار متوسط یک ولتاژ یا جریان میتوان از روابط زیر استفاده کرد:

9)مقدار موثرموج سینوسی: مقدار موثر هر ولتاژ متناوب برابر است با مقدار ولتاژ مستقیم یا(DC) که در یک مصرف کننده ی معین همان مقدار کار یا حرارت را تولید کند. برای بدست آوردن مقدار موثر ولتاژ و جریان سینوسی یا متناوب از روابط زیر استفاده میشود:

اختلاف فاز و زاویه فاز در امواج سینوسی:

تعریف فاز:

موقعیت زمانی یک کمیت الکتریکی را نسبت به یک مبدا فاز گویند.

اختلاف فاز:

: اگر دو شکل موج سینوسی نقطه ی شروعشان با یکدیگر فرق داشته باشد به لحاظ مکانی و زمانی با یکدیگر تفاوت دارند که در این حالت میگوییم دو شکل موج با یکدیگر اختلاف فاز دارند.

- * تقدم فاز"پیش فاز": اگر نقطه ی شروع موج A جلوتر از نقطه ی شروع موج B باشد میگوییم موج A نسبت به موج B پیش فاز است یا تقدم فاز دارند.

- *تاخر فاز"پس فاز": اگر نقطه ی شروع موج B بعد از نقطه ی شروع موج A باشد می گوییم موج B نسبت به موج A پس فاز است یا تاخر فاز دارد.

Normal 0 false false false EN-US X-NONE FA

- *همفاز: اگر نقطه ی شروع 2 موج یکسان باشد میگوییم دو موج سینوسی با هم همفاز است.

منحنی ولتاژ و جریان در یک مقاومت اهمی:

در یک مدار اهمی خالص، جریان و ولتاژ با یکدیگر هم فاز میباشند ولی دامنه ی آنها میتواند با هم متفاوت باشد.

در شکل بالا 90درجه اختلاف فاز وجود دارد.

چندین نکته را می توان از شکل زیر برداشت کرد:

سوال:پریودTبرای فرکانس 500هرتز را محاسبه کنید.

سوال2:فرکانس موجACزیر چقدر است؟

50سیکل در یک ثانیه

سوال3:زاویه فاز45 درجه برابر چند رادیان است؟

توجه:سوالات بیشتری در یک بخش جداگانه ارایه می شود.

فصل سیزدهم:جریان متناوب

مطالب مشابه :

فصل سیزدهم:جریان متناوب

درس چهارم(دوره تناوب)

اندازه گیری ثابت کشسانی فنر ( k ) و مطالعه حرکت نوسانی فنر

تناوب:

آزمایش جرم و فنر

آزمایش هایی با آونگ ساده

تناوب چیست ؟

آز فيزيك 2 - اسيلوسكوپ