Formatele de undă AC

Fun with Music and Programming by Connor Harris and Stephen Krewson (Iunie 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Formatele de undă AC

AC Circuite electrice


Intrebarea 1

Undele radio sunt compuse din câmpuri electrice și magnetice oscilante, care radiază departe de sursele de curent alternativ de înaltă frecvență la (aproape) viteza luminii. O măsură importantă a undelor radio este lungimea lor de undă, definită ca distanța parcursă de undă într-un singur ciclu complet.

Să presupunem că un transmițător radio funcționează la o frecvență fixă ​​de 950 kHz. Se calculează lungimea de undă aproximativă (λ) a undelor radio emise de turnul emițătorului, în unitatea metrică de măsurare. De asemenea, scrieți ecuația pe care ați rezolvat-o pentru λ.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

λ ≈ 316 metri

Vă voi lăsa să găsiți ecuația pe cont propriu!

Note:

Opresc intenționat viteza luminii, precum și ecuația de timp / distanță / viteză, astfel încât elevii vor trebui să facă niște cercetări simple pentru a calcula această valoare. Nici unul dintre aceste concepte nu depășește nivelul elevilor de liceu din învățământul la nivel înalt și nu ar trebui să reprezinte nici o dificultate pentru studenții de la colegiu care să le poată găsi pe cont propriu.

intrebarea 2

Care este diferența dintre electricitatea de curent continuu și curentul electric "# 2"> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

DC este un acronim care semnifică curent direct : adică curent electric care se deplasează într-o singură direcție. AC este un acronim care semnifică curent alternativ : adică curentul electric care inversează periodic direcția ("alternates").

Bateriile electrochimice generează DC, ca și celulele solare. Microfoanele generează curent alternativ atunci când detectează unde sonore (vibrații ale moleculelor de aer). Există multe, multe alte surse de energie electrică DC și CA decât ceea ce am menționat aici!

Note:

Discutați un pic din istoria AC versus DC în sistemele de putere timpurii. În primele zile ale energiei electrice din Statele Unite ale Americii, a existat o dezbatere aprinsă între utilizarea DC versus AC. Thomas Edison a susținut DC, în timp ce George Westinghouse și Nikola Tesla au susținut AC.

Ar putea fi util să menționăm că aproape toată energia electrică din lume este generată și distribuită ca AC (Alternating Current), și nu ca DC (cu alte cuvinte, Thomas Edison a pierdut lupta AC / DC!). În funcție de nivelul clasei pe care o predați, acest lucru poate sau nu poate fi un moment bun pentru a explica de ce majoritatea sistemelor de putere utilizează AC. În orice caz, elevii dvs. vă vor întreba probabil de ce, deci ar trebui să fiți pregătiți să răspundeți la această întrebare într-un fel (sau să îi raportați orice constatare proprie!).

Întrebarea 3

Curentul alternativ produs de generatoarele electromecanice (sau alternatoare, așa cum sunt deseori desemnate) urmează în mod obișnuit un model de undă sinusoidală în timp. Plotați un val sinusiv pe următorul grafic, urmărind înălțimea unui vector rotativ din interiorul cercului din stânga graficului:

Pentru a ilustra principiul de aici, voi arăta cum se trasează punctul pentru o rotație de 45 o :

Poate doriți să utilizați un proiector pentru a marca cu precizie unghiurile de-a lungul rotației cercului, făcându-vă complotul sinusoidal.

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Pentru mulți studenți, aceasta ar putea fi prima dată când își dau seama că funcțiile de trigonometru au nimic de-a face cu electricitatea! Această tensiune și curent într-un circuit de curent alternativ ar putea să se alterneze în funcție de o funcție matematică disponibilă în calculatoarele lor este ceva de revelație. Fiți pregătit să discutați de ce mașinile electromagnetice rotative generează astfel de forme de undă. De asemenea, încurajați elevii să facă conexiunea cognitivă între variabila independentă a unei funcții sine (unghiul, exprimat în unități de grade în această întrebare) la rotația reală a arborelui într-un generator real.

Întrebarea 4

Aplicați următorii termeni la acest grafic al unei tensiuni AC măsurate în timp:

Frecvență
Perioadă
Hertz
Amplitudine

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Ca întotdeauna, este mai important să puteți aplica un termen unui exemplu din viața reală decât să memorați o definiție pentru acest termen. Din experiența mea, mulți studenți preferă să memoreze definiții pentru termeni, mai degrabă decât să treacă prin dificultatea de a înțelege modul în care acești termeni se aplică în viața reală. Asigurați-vă că studenții realizează cum și de ce acești termeni AC se aplică unei forme de undă cum ar fi aceasta.

Întrebarea 5

Frecvența a fost exprimată în unități de cicluri pe secundă, abreviată drept CPS . Acum, unitatea standard este Hertz . Explicați semnificația unității de frecvență depășită: ceea ce înseamnă exact pentru ca o tensiune sau curent alternativ să aibă numărul x de "cicluri pe secundă" # 5 "> Răspuns dezvăluiți Ascunde răspunsul

De fiecare dată când o tensiune sau un curent alternativ se repetă, acest interval se numește un ciclu . Frecvența, fiind rata la care o tensiune sau curent alternativ se repetă în timp, poate fi reprezentată în termeni de cicluri (repetări) pe secundă.

Note:

Încurajați-i pe studenți să discute despre originile noii unități (Hertz) și cum comunică de fapt mai puține informații despre ceea ce se măsoară decât vechea unitate (CPS).

Întrebarea 6

Dacă o tensiune AC are o frecvență de 350 Hz, cât timp (în timp) este perioada sa?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Perioadă = 2.8571 milisecunde

Note:

Este important ca studenții să realizeze relația reciprocă dintre frecvență și perioadă. Unul este ciclurile pe secundă, în timp ce celălalt este secunde pe ciclu .

Întrebarea 7

Dacă singurul instrument pe care l-ați avut în posesia dvs. pentru a detecta semnalele de tensiune AC a fost un difuzor audio, cum ați putea să-l utilizați pentru a determina care dintre cele două forme de undă de tensiune AC are cea mai mare perioadă?

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Conectarea difuzorului la fiecare sursă de tensiune AC, una câte una, va avea ca rezultat două semnale audio difuzate de difuzor. Orice ton este mai mic în pitch este forma de undă cu cea mai mare perioadă.

Note:

Un difuzor audio este un instrument remarcabil de folosit în predarea teoriei AC, deoarece folosește un sens uman pe care majoritatea instrumentelor nu îl folosesc. Am construit un simplu instrument de ascultare pe căști pentru uzul propriu de laborator și l-am găsit de neprețuit, mai ales în absența unui osciloscop. Există atât de mult încât urechea antrenată poate discerne o formă de undă AC bazată pe volum și ton!

Întrebarea 8

Determinați frecvența unei forme de undă având o perioadă de 1, 4 milisecunde (1, 4 ms).

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

f = 714, 29 Hz

Note:

Este important ca studenții să realizeze relația reciprocă dintre frecvență și perioadă. Unul este ciclurile pe secundă, în timp ce celălalt este secunde pe ciclu .

Întrebarea 9

Curentul alternativ produs de generatoarele electromecanice (sau alternatoare, așa cum sunt deseori desemnate) urmează în mod obișnuit un model de undă sinusoidală în timp. Folosind un calculator sau un set de "mese trig", trasează un val sinusoidal pe următorul grafic:

Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Note:

Pentru mulți studenți, aceasta ar putea fi prima dată când își dau seama că funcțiile de trigonometru au nimic de-a face cu electricitatea! Această tensiune și curent într-un circuit de curent alternativ ar putea să se alterneze în funcție de o funcție matematică disponibilă în calculatoarele lor este ceva de revelație. Fiți pregătit să discutați de ce mașinile electromagnetice rotative generează astfel de forme de undă. De asemenea, încurajați elevii să facă conexiunea cognitivă între variabila independentă a unei funcții sine (unghiul, exprimat în unități de grade în această întrebare) la rotația reală a arborelui într-un generator real.

Întrebarea 10

Definiti urmatorii termeni:

Frecvență
Lungime de undă
Ciclu
Hertz
Amplitudine
Revelați răspuns Ascundeți răspunsul

Acești termeni sunt foarte ușor de găsit pentru definiții, dintr-o mare varietate de surse. Vă las să descoperiți ce înseamnă ei însuți!

Note:

Unitatea "Hertz" este un exemplu al modului în care o etichetă definită implicit, cum ar fi "ciclurile pe secundă" (CPS), a ajuns să fie înlocuită cu una care nu are nicio semnificație obiectivă. Similar cu modul în care "Celsius" înlocuiește "Celsius" ca nume metric oficial pentru o unitate de măsurare a temperaturii. Îmi pare rău că mă urc în bara de săpun aici, dar schimbări precum acestea mă irită.

Este important să înțelegeți că acești termeni se aplică atât fenomenelor non-electrice, cât și celor electrice. Aplicabilitatea largă a acestor termeni permite o înțelegere mai ușoară. Cereți studenților dvs. să prezinte exemple comune ale acestor termeni în viața de zi cu zi. Indiciu: muzica este un context excelent pentru această întrebare!

  • ← Foaia de lucru anterioară

  • Fișa foilor de lucru

  • Foaia de lucru următoare →