Kształty AC

SPARTUS TIG 220 AC DC (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Kształty AC

Obwody elektryczne prądu zmiennego


Pytanie 1

Fale radiowe składają się z oscylujących pól elektrycznych i magnetycznych, które promieniują z dala od źródeł prądu o wysokiej częstotliwości przy (prawie) prędkości światła. Ważną miarą fali radiowej jest jej długość fali, zdefiniowana jako odległość, jaką fala podróżuje w jednym pełnym cyklu.

Załóżmy, że nadajnik radiowy działa ze stałą częstotliwością 950 kHz. Oblicz przybliżoną długość fali (λ) fal radiowych pochodzących z wieży nadawczej, w metrycznej jednostce odległości liczników. Napisz również równanie, którego użyłeś do rozwiązania dla λ.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

λ ≈ 316 metrów

Pozwolę ci znaleźć równanie na własną rękę!

Uwagi:

Celowo pomijam prędkość światła, a także równanie czasu / odległości / prędkości, aby uczniowie musieli wykonać proste badania, które obliczyły tę wartość. Żadna z tych koncepcji nie znajduje się poza uczniami szkół średnich i nie powinna stwarzać trudności uczniom na poziomie uniwersyteckim.

pytanie 2

Jaka jest różnica między prądem stałym a prądem zmiennym "# 2"> Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

DC jest akronimem oznaczającym Prąd stały : to jest prąd elektryczny, który porusza się tylko w jednym kierunku. AC jest akronimem oznaczającym Prąd przemienny : to jest prąd elektryczny, który okresowo zmienia kierunek ("naprzemiennie").

Baterie elektrochemiczne generują prąd stały, podobnie jak ogniwa słoneczne. Mikrofony generują prąd zmienny podczas wykrywania fal dźwiękowych (drgań cząsteczek powietrza). Istnieje wiele, wiele innych źródeł prądu stałego i prądu zmiennego niż to, o czym tutaj wspomniałem!

Uwagi:

Omówienie historii AC w ​​porównaniu z DC w systemach wczesnej energetyki. W początkowych latach istnienia energii elektrycznej w Stanach Zjednoczonych wybuchła gorąca debata między używaniem DC a AC. Thomas Edison bronił DC, a George Westinghouse i Nikola Tesla opowiadali się za AC.

Warto wspomnieć, że prawie cała energia elektryczna na świecie jest generowana i dystrybuowana jako prąd zmienny (AC), a nie jako DC (innymi słowy, Thomas Edison przegrał bitwę AC / DC!). W zależności od poziomu prowadzonej przez ciebie klasy, może to być dobry moment na wyjaśnienie, dlaczego większość systemów energetycznych używa prądu przemiennego. Tak czy inaczej, twoi uczniowie zapewne zapytają dlaczego, więc powinieneś być przygotowany, aby odpowiedzieć na to pytanie w jakiś sposób (lub kazać im zgłaszać własne ustalenia!).

pytanie 3

Prąd zmienny wytwarzany przez generatory elektromechaniczne (lub alternatory, jak są czasami określane), zazwyczaj przebiega z falą sinusoidalną w czasie. Narysuj falę sinusoidalną na poniższym wykresie, śledząc wysokość obracającego się wektora wewnątrz okręgu po lewej stronie wykresu:

Aby zilustrować tę zasadę, pokażę, jak narysowany jest punkt obrotu o 45 o :

Możesz użyć kątomierza, aby precyzyjnie oznaczyć kąty wzdłuż obrotu koła, tworząc swój wykres sinusoidalny.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Dla wielu uczniów może to być pierwszy przypadek, gdy funkcje trygonometrii mają coś wspólnego z elektrycznością! To napięcie i prąd w obwodzie prądu przemiennego mogą się zmieniać w zależności od funkcji matematycznej dostępnej w ich kalkulatorach, jest czymś w rodzaju objawienia. Przygotuj się do dyskusji, dlaczego wirujące maszyny elektromagnetyczne w naturalny sposób wytwarzają takie przebiegi. Zachęć także uczniów do stworzenia poznawczego związku między niezależną zmienną funkcji sinusoidalnej (kąt wyrażony w jednostkach stopni w tym pytaniu) a rzeczywistym obrotem wału w rzeczywistym generatorze.

Pytanie 4

Zastosuj następujące terminy do tego wykresu napięcia prądu przemiennego mierzonego w czasie:

Częstotliwość
Kropka
Herc
Amplituda

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Jak zawsze ważniejsze jest, aby móc zastosować termin do prawdziwego przykładu, niż zapamiętać definicję tego terminu. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​wielu studentów woli zapamiętywać definicje terminów, a nie kłopotać się rozumieniem, jak te terminy odnoszą się do prawdziwego życia. Upewnij się, że uczniowie zdają sobie sprawę, jak i dlaczego te warunki AC mają zastosowanie do przebiegu takiego jak ten.

Pytanie 5

Częstotliwość była wyrażana w jednostkach cykli na sekundę, w skrócie CPS . Teraz standardową jednostką jest Hertz . Wyjaśnij znaczenie przestarzałej jednostki częstotliwości: co dokładnie oznacza dla napięcia lub prądu AC mieć x liczbę "cykli na sekundę" # 5 "> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Za każdym razem, gdy napięcie lub prąd przemiennika częstotliwości się powtarza, ten okres nazywany jest cyklem . Częstotliwość, będąca prędkością, z jaką napięcie lub prąd przemiennika częstotliwości powtarza się w czasie, może być reprezentowana w postaci cykli (powtórzeń) na sekundę.

Uwagi:

Zachęć uczniów, aby omawiali pochodzenie nowego urządzenia (Hertz) i jak faktycznie przekazują mniej informacji o mierzonej rzeczy niż stara jednostka (CPS).

Pytanie 6

Jeśli napięcie AC ma częstotliwość 350 Hz, jak długo (w czasie) jest jego okres?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Okres = 2.8571 milisekund

Uwagi:

Ważne jest, aby uczniowie uświadomili sobie wzajemny związek między częstotliwością a okresem. Jeden to cykle na sekundę, a drugi to sekundy na cykl .

Pytanie 7

Jeśli jedynym instrumentem, który posiadałbyś w celu wykrycia sygnałów napięcia przemiennego AC był głośnik audio, w jaki sposób można go użyć do określenia, który z dwóch przebiegów napięcia przemiennego ma największy okres?

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Podłączenie głośnika do każdego źródła napięcia przemiennego, pojedynczo, spowoduje dwa różne dźwięki wysyłane przez głośnik. Bez względu na to, który ton jest niższy, dźwięk ma największy okres.

Uwagi:

Głośnik jest znakomitym instrumentem do zastosowania w nauczaniu teorii AC, ponieważ wykorzystuje ludzki zmysł, którego większość instrumentów nie używa. Skonstruowałem prosty instrument słuchowy oparty na słuchawkach do mojego własnego użytku laboratoryjnego i uznałem to za nieocenione, szczególnie w przypadku braku oscyloskopu. Jest tak wiele przeszkolonego ucha, które może rozróżnić kształt fali AC w ​​oparciu o głośność i ton!

Pytanie 8

Określić częstotliwość przebiegu o okresie 1, 4 milisekundy (1, 4 ms).

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

f = 714, 29 Hz

Uwagi:

Ważne jest, aby uczniowie uświadomili sobie wzajemny związek między częstotliwością a okresem. Jeden to cykle na sekundę, a drugi to sekundy na cykl .

Pytanie 9

Prąd zmienny wytwarzany przez generatory elektromechaniczne (lub alternatory, jak są czasami określane), zazwyczaj przebiega z falą sinusoidalną w czasie. Używając kalkulatora lub zestawu "tabel trigów", wykreśl falę sinusoidalną na następującym wykresie:

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Uwagi:

Dla wielu uczniów może to być pierwszy przypadek, gdy funkcje trygonometrii mają coś wspólnego z elektrycznością! To napięcie i prąd w obwodzie prądu przemiennego mogą się zmieniać w zależności od funkcji matematycznej dostępnej w ich kalkulatorach, jest czymś w rodzaju objawienia. Przygotuj się do dyskusji, dlaczego wirujące maszyny elektromagnetyczne w naturalny sposób wytwarzają takie przebiegi. Zachęć także uczniów do stworzenia poznawczego związku między niezależną zmienną funkcji sinusoidalnej (kąt wyrażony w jednostkach stopni w tym pytaniu) a rzeczywistym obrotem wału w rzeczywistym generatorze.

Pytanie 10

Zdefiniuj następujące wyrażenia:

Częstotliwość
Długość fali
Cykl
Herc
Amplituda
Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Warunki te są bardzo łatwe do znalezienia z wielu różnych źródeł. Pozwolę ci odkryć, co one oznaczają dla ciebie!

Uwagi:

Jednostka "Hertz" jest przykładem tego, w jaki sposób niejawnie zdefiniowana etykieta, jak "cykle na sekundę" (CPS), została zastąpiona przez pozbawioną obiektywnego znaczenia etykietę. Podobnie jak "Celsjusz" zastąpił "Celsjusz" jako oficjalną nazwę metryczną jednostki pomiaru temperatury. Wybaczcie mi, że wspieram moją mydlankę tutaj, ale takie zmiany naprawdę mnie irytują.

Ważne jest, aby zrozumieć, że terminy te odnoszą się do zjawisk nieelektrycznych, a także elektrycznych. Szerokie zastosowanie takich terminów pozwala na łatwiejsze zrozumienie. Poproś uczniów, aby podali typowe przykłady tych terminów w życiu codziennym. Podpowiedź: muzyka jest doskonałym kontekstem dla tego pytania!

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →