Переменный ток
Переменный ток — бесплатная интерактивная симуляция из StudyFi Lab. Работает прямо в браузере, без регистрации и установки.
Синусоида, действующее значение, RLC-цепи и трансформатор
Эксперименты
Синусоидальное напряжение
Переменное напряжение меняется по закону u(t) = U_max·sin(ωt + φ), где ω = 2πf. Это вертикальная проекция вектора длиной U_max, вращающегося с угловой скоростью ω; полный оборот занимает период T = 1/f. Действующее значение U_д = U_max/√2 нагревает резистор так же, как постоянное напряжение той же величины: 230 В в розетке — действующее значение, амплитуда около 325 В.
Попробуй: Выбери настройку «Европа» и сравни U_max с U_д, затем переключись на «США» и посмотри, как укорачивается период.
R, L и C в цепи переменного тока
В резисторе ток совпадает по фазе с напряжением. В катушке ток отстаёт от напряжения на 90°, а её индуктивное сопротивление X_L = 2πfL растёт с частотой. В конденсаторе ток опережает напряжение на 90°, а его ёмкостное сопротивление X_C = 1/(2πfC) с частотой уменьшается. Амплитуда тока I = U/X.
Попробуй: Выбери конденсатор и повышай частоту: X_C уменьшается, поэтому ток растёт. Потом попробуй то же с катушкой.
Резонанс в последовательной RLC-цепи
В последовательной RLC-цепи реактивные сопротивления вычитаются: полное сопротивление Z = √(R² + (X_L − X_C)²), а напряжение опережает ток на φ = atan((X_L − X_C)/R). На резонансной частоте f₀ = 1/(2π√(LC)) X_L = X_C, поэтому Z = R, φ = 0 и ток максимален. Выше f₀ цепь ведёт себя как индуктивная (φ > 0), ниже — как ёмкостная (φ < 0).
Попробуй: Установи f равной f₀ — напряжения на L и C компенсируют друг друга, и каждое может быть больше напряжения источника. Затем увеличь R и посмотри, как пик резонансной кривой становится ниже и шире.
Трансформатор
Переменный ток в первичной обмотке создаёт в железном сердечнике переменный магнитный поток, который наводит напряжение во вторичной обмотке. Напряжения относятся как числа витков: U₂ = U₁·N₂/N₁. Идеальный трансформатор не теряет энергию, поэтому U₁·I₁ = U₂·I₂: если напряжение растёт, ток во столько же раз уменьшается.
Попробуй: Сделай N₂ в десять раз больше N₁ — напряжение вырастет в десять раз, но ток в первичной обмотке будет в десять раз больше, чем во вторичной. Поэтому электроэнергию передают при высоком напряжении.
Частые вопросы
Что такое «Переменный ток»?
Переменный ток — бесплатная интерактивная симуляция из StudyFi Lab. Работает прямо в браузере, без регистрации и установки. Синусоида, действующее значение, RLC-цепи и трансформатор
Приложение «Переменный ток» бесплатное?
Да. Приложение «Переменный ток» полностью бесплатное. Оно работает в браузере на компьютере, планшете и телефоне, аккаунт не нужен.
Что можно изучить в приложении «Переменный ток»?
Синусоидальное напряжение, R, L и C в цепи переменного тока, Резонанс в последовательной RLC-цепи, Трансформатор.
Что показывает эксперимент «Синусоидальное напряжение»?
Переменное напряжение меняется по закону u(t) = U_max·sin(ωt + φ), где ω = 2πf. Это вертикальная проекция вектора длиной U_max, вращающегося с угловой скоростью ω; полный оборот занимает период T = 1/f. Действующее значение U_д = U_max/√2 нагревает резистор так же, как постоянное напряжение той же величины: 230 В в розетке — действующее значение, амплитуда около 325 В.
Что показывает эксперимент «R, L и C в цепи переменного тока»?
В резисторе ток совпадает по фазе с напряжением. В катушке ток отстаёт от напряжения на 90°, а её индуктивное сопротивление X_L = 2πfL растёт с частотой. В конденсаторе ток опережает напряжение на 90°, а его ёмкостное сопротивление X_C = 1/(2πfC) с частотой уменьшается. Амплитуда тока I = U/X.
Готовишься к контрольной?
Загрузи свои конспекты, и StudyFi превратит их в карточки, тесты и подкасты.