Kilka pytań odnosnie prądu i napięcia...

[mundek88]

Witajcie,
na wszelkich forach stricte matematyczno-fizycznych mnie olali i zbyli bezsensowanymi odnośnikami więc mam nadzieję że tutaj zostanę pozytywnie zaskoczony.
Bo mam kilka pytań...

otóż:
1. Kompletnie nie rozumiem pojęcia przesunięca fazowego które powstaje dzięki zwojnicy czy kondensatorowi w obwodzie pradu przemiennego.
OK. Powiecie: prąd wyprzedza napięcie lub na odwrót..
Sęk w tym ze własnie tego nie rozumiem.. Jak prąd może wyprzedzić napięcie i na odwrót ?!
Kiedyś mi tłumaczono że można to porównać do wodospadu - wysokość wodospadu to napięcie prądu (różnica potencjałów), natomiast jego szerokość to natężenie.. ale chyba to porównanie nie jest zbyt trafne bo nie potrafie sobie wyobrazić wodospadu oddzielając oba te pojęcia od siebie..

2. W jaki sposób prąd jest magazynowany na zwojnicy i kondensatorze.. ok.. w tym pierwszym w postaci ładunków elektrycznych, a w zwojnicy w postaci pola indukcyjnego, ale jak to wygląda z punktu widzenia fizycznego..

3. pytanie trochę poza tematem, ale ciągle tyczy się przepływu ładunku w przewodniku. Chodzi o prąd stały, a konkretnie o sposoby łączenia oporników.
Wiemy że w połączeniu szeregowym na opornikach nateżenie jest jednakowe, a w równoległym napięcie.. Dlaczego ??

byłbym wdzięczny za opisowe i w miarę przystępne udzielenie mi odpowiedzi na powyższe pytania..

Wierzę że dzięki Wam znajde odpowiedzi na nurtujące mnie pytania...
pozdrawiam

[ghazi]

Witam

Na temat przesunięć fazowych nie czuję się kompetentny do wypowiadania, ale 3cie pytanie...

Tutaj analogia do rurociągu jest wręcz idalna. Rezystor jest elementem który "spowalnia" nam przepływ prądu, ogranicza go. Wpinając rezystor szeregowo w obwód prądu (także zmiennego) podłączasz nijako zwężenie. Im więcej (szeregowo) tych zwężeń podłączysz, tym mniej prądu (wody) popłynie. Szeregowe (jedno za drugim) połączenie rezystorów będzie analogicznie do podpinania coraz to węższych rurek w układ wodociągowy. Dlaczego przez wszystkie płynie taki sam prąd? Ano dlatego, że prąd, tak samo jak woda, nie może wyparować. W każdym punktcie zamkniętego rurociągu zawsze płynie taki sam strumień wody, niezależnie ile zwężeń zainstalowaliśmy. Po zainstalowaniu w gigantycznej rurze przejściówki 2-calowej, nawet w dalszej częsci, gdzie spowrotem mamy wielką rure, popłynie mały strumien. Łącząc oporniki szregowo tworzysz jakby jeden o wypadkowej oporności równej sumie wszystkich.

Dlaczego napięcie w równoległym łączeniu jest takie samo?



Popatrz na rysunek. Po lewej mamy źródło napięcia. Co to jest napięcie? Jest to różnica potencjałów. Zakładamy, że przewody mają zerową rezystancję. Teraz niezaleźnie co byśmy wpinali miedzy nimi, to nadal mamy bezpośredni kontakt naszym idalnym przewodem ze źródłem napięcia. Dzieki temu zawsze, w każdej parze punktów "góra - dół" napięcie będzie identyczne.

[Jony130]

Ad1
Te przesunięcie fazowe wynika z samej istoty działania cewki czy kondensatora.
Gdy mamy naładowany kondensator, to prąd przez kondensator nie płynie ale za to napięcie jakie panuje na kondensatorze jest maksymalne. Podobnie gdy kondensator jest pusty(rozładowany), wtedy płynie duży prąd ładowania a napięcie na kondensatorze jest małe. Wiec możemy powiedzieć ze napięcie na kondensatorze opóźnia sie w stosunku od prądu. I oto jest właśnie te nasze przesunięcie fazowe.
Podobnie jest z cewką. Włączenie cewki do obwodu powoduje ze indukuje sie w niej napięcie a prąd jeszcze nie płynie. A gdy przez cewkę płynie maksymalny prąd to napięcia na niej jest praktycznie równe zeru. Więc znowu możemy powiedzieć ze to prąd opóźnia sie względem napięcia w cewce.
Ad2
Nie bardzo rozumiem.
Kondensator gromadzi energię polu elektrycznym a cewką w polu magnetycznym
Zresztą przeczytaj to
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/12_08.pdf
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/13_10.pdf
I masz tam odpowiedzi na wszystkie twoje pytania.
I jak po przeczytaniu tego będziesz miał jeszcze jakieś wątpliwości to pytaj

[burusj]

Mam pytanie odnośnie cewki. Chodzi mi tutaj o zasadę samoindukcji.
Prąd płynący przez cewkę wytwarza wokół niej pole magnetyczne o indukcji B, strumien pola magnetycznego przechodzi przez zwoje cewki działając na przewodnik i powoduje "przesuniecie" elektronow w przewodniku powodując dodatkowy prąd. Zatem prąd początkowy płynący przez cewkę wraz z "przesuniętymi elektronami" prąd płynący przez cewke. Z tego powodu ze w cewce indukuje sie prąd zgodnie z prawem Ohma U=IR na koncach cewki moze powstawac napiecie duzo wieksze od początkowego.
Czy moj tok myślenia jest dobry czy nazmyślałem coś głupiego ??
Proszę o komentarze

[Jony130]

To nie tak, może na początek przeczytaj to:
http://www.edw.com.pl/pdf/k01/22_16.pdf
A jak znasz angielski to zobacz też to
http://www.elsevierdirect.com/samplecha ... 679701.PDF
Od strony 22 Understanding the Inductor, bardzo ciekawie jest to wszystko wyjaśnione

[c4r0]

1. Kompletnie nie rozumiem pojęcia przesunięca fazowego które powstaje dzięki zwojnicy czy kondensatorowi w obwodzie pradu przemiennego.
OK. Powiecie: prąd wyprzedza napięcie lub na odwrót..
Sęk w tym ze własnie tego nie rozumiem.. Jak prąd może wyprzedzić napięcie i na odwrót ?!

Tak właściwie to nie prąd wyprzedza napięcie albo na odwrót, tylko WYKRES jednego wyprzedza wykres drugiego. Pamiętaj że tutaj rozkminiamy tylko prąd zmienny harmoniczny. Czyli wykres napięcia na cewce w funkcji czasu ma kształt sinusoidy, tak samo wykres prądu. Jeśli nałożymy na siebie wykres prądu i napięcia to w przypadku zwykłego rezystora jeden wykres będzie drugim pomnożonym przez odpowiedni współczynnik (jest nim rezystancja). Czyli jedna sinusoida będzie większa od drugiej ale punkty przecięcia osi czasu będą się pokrywać. Jak zamiast rezystora dasz cewkę, to oprócz różnicy amplitudy wystąpi też przesunięcie w fazie obu wykresów - wykres prądu będzie trochę wyprzedzał wykres napięcia w czasie, lub odwrotnie zależnie od tego czy masz do czynienia z cewką czy z kondensatorem. Dlatego do opisu zjawisk elektrycznych z prądem przemiennym harmonicznym stosuje się liczby zespolone - zamiast operować na sinusach i cosinusach stosuje się zapis wbrew pozorom wygodniejszy, czyli opisuje się sygnał wartością amplitudy i przesunięciem fazowym względem punktu odniesienia. Nie napisałeś ile masz lat więc nie wiem nawet czy wiesz co to sinus, ale mam nadzieję że wiesz

2. W jaki sposób prąd jest magazynowany na zwojnicy i kondensatorze.. ok.. w tym pierwszym w postaci ładunków elektrycznych, a w zwojnicy w postaci pola indukcyjnego, ale jak to wygląda z punktu widzenia fizycznego..

Z punktu widzenia fizycznego wygląda to tak jak napisałeś. Kondensator można porównać do sprężyny - ładujac go wciskasz do niego ładunek, czyli tak jak byś naciągał sprężynę. Inaczej można to ująć tak, że skoro ładując kondensator wykonujesz pracę, to ta praca przecież nie znika więc magazynuje się w kondensatorze w postaci energii, która później podczas rozładowywania może wykonać taką samą pracę. Jest to odpowiednik energii potencjalnej sprężystości. Co do cewki, jak podłączysz napięcie to prąd nie zaczyna płynąć od razu tylko narasta, tak jak byś rozpędzał wózek z węglem. Wykonuje się jakaś praca - cewka wytwarza pole magnetyczne w którym magazynuje się ta energia. Czyli wózek z węglem jedzie ze stałą prędkością - energia kinetyczna. Jak uderzy w ścianę, to wyhamuje gwałtownie (w krótkim czasie) więc siła z jaką naciśnie na ścianę będzie większa, niż Ty przykładałeś w dłuższym czasie do jego rozpędzenia. Tak samo jest z cewką - przykładasz określona napięcie które działając przez jakiś czas przekazuje energię do cewki, następnie jak przerywasz obwód to tak jak byś chciał nagle zatrzymać wózek - cewka daje impuls napięcia wyższego napięcia niż przykładałeś wcześniej bo jest on znacznie krótszy.
Czyli energię w cewce możesz traktować jak energię kinetyczną rozpędzonego ciała stałego a energię w kondensatorze jak energię ściśniętej sprężyny. Łącząc ciało stałe (ciężarek) ze sprężyną uzyskujemy oscylator który po naciągnięciu i puszczeniu będzie się bujał. To samo masz łącząc kondensator z cewką - powstaje obwód rezonansowy, który po naładowaniu kondensatora (odpowiednik naciągnięcia sprężyny) będzie się elektrycznie bujał, czyli energia będzie przenoszona na zmianę do kondensatora i cewki. Uhh, rozpisałem się

[burusj]

No dobra dobra ale kolega wyżej napisał to co juz zostalo powiedziane. Pytanie główne dotyczy powodu przesunięcia fazowego prądu i napięcia a nie jak to wygląda na osi liczbowej. Liczby zespolone to już inna historia . Najlepsze materiały moim zdaniem do nauki to listy pana Piotra i tego trzeba się trzymać

[wojtusp]

Przesunięcie fazowe jest wyprzedzenie natężenia pradu o ćwierć okresu od napięcia .
Wystepuje w pradzie przemiennym w obwodzie z kondensatorem

[burusj]

Też mi nowość A potrafisz wytłumaczyć dlaczego tak się dzieje?

[c4r0]

Też mi nowość

No dla mnie to nowość, do tej pory myślałem że o ¼ a nie o pół okresu ...

[olo16]

¼, pół... Ludzie, a połączenia cewki/kondensatora z rezystorem? Przecierz wtedy będzie zupełnie inne przesunięcie.

[GAVRON]

Przy połączeniu elementów reaktancyjnych z rezystorem (R+L, R+C, R+LC) to czy będzie to ¼ czy inna wartość zależy od korelacji wartości tych elementów i częstotliwości wymuszenia (przemiennego). Tak praktycznie jeżeli mamy w obwodzie czystą L lub C to przesunięcie prądu względem napięcia lub odwrotnie na bank jest = ¼. Ponieważ nie wszystko w życiu układa się jakbyśmy tego chcieli, to zawsze się wtrąci jakiś składnik mocy czynnej pod postacią opornika (na którym nie ma przesunięcia). Wówczas z sytuacji skrajnych balansujemy pośrodku. To jaki będzie punkt spoczynku zależy od wartości elementów obwodu, a właściwie stosunku tzw. reaktancji (bierny odpowiednik rezystancji) i rezystancji, wyraża to wzór:
φ=arctg[(ωL)/R] - w przypadku cewki w obwodzie;
φ=arctg[1/(ωC)*R] - w przypadku kondensatora w obwodzie;
,a w przypadku rzeczonych dwóch elementów C+L
φ=arctg[(ωL-(1/ωC))/R]
Gdzie: ω≈2*3,14*f - zależy od częstotliwości wymuszenia f (prądu, napięcia)
Matematyk powiedział by że: szczególnym przypadkiem jest to gdy częstotliwość wymuszenia, lub wartości elementów L i C przy danej częstotliwości są tak dobrane żę ωL=(1/ωC) w tej sytuacji występuje zjawisko rezonansu...

[burusj]

No więc ja rozumiem przesunięcie prądu i napięcia w obwodach RLC w nastepujący sposób:
wytłumaczę to na przykładzie idealnego elementu C.
Więc jeżeli na okładkach kondensatora pojawia się pewien ładunek Q to pomiędzy okładkami pojawia się pole elektryczne. Pod wpływem tego pola ładunki w dielektryku przemieszczają się tworząć tzw. dipol. Przemieszczone ładunki wytwarzają wewnątrz dielektryka pole elektryczne przeciwnie zwrócone do pola zewnętrznego (natężenia pól się odejmują).
Zatem pole w dielektryku "przeszkadza" polu zewnętrznemu czyli zapobiega szybkiemu wzrostowi napięcia na zaciskach kondensatora. Napięcie zewnętrzne zatem nie może gwałtownie rosnąć, rośnie powoli i stąd wynika to opóźnienie względem prądu.
Te przesunięcia wynikają z tego, że elementy L i C mają zdolność magazynowania energii.
No a w cewce analogicznie tylko dla pola magnetycznego.
Tak ja to rozumiem

[000andrzej]

A dlaczego nie chcesz przyjąć tego jako pewnik, tylko musisz rozumieć? To bardzo łatwo można obliczyć, ale skoro nie chcesz się uczyć obliczeń na liczbach zespolonych - przyjmij, że tak jest i już.

[burusj]

Nie trzeba tego liczyć na liczbach zespolonych można na normalnych przekształceniach trygonometrycznych. A jeśli chodzi o rozumienie to chyba warto coś wiedzieć o tym co się robi lub będzie robiło co nie ;> ?