Физика · Пробное ЕНТ

Переменный ток: тест ЕНТ

Проверьте знания по теме «Переменный ток» в формате тематической подготовки к ЕНТ. В тесте 20 вопросов: выберите один ответ и сразу получите объяснение.

20 вопросов4 варианта ответаПроверка сразуОбъясненияБез регистрации

Вопрос 1 из 20Правильных ответов: 0

✓

Тест завершён

Ваш результат по теме «Переменный ток»

0 / 20

Другие тесты по физике

Подготовка к ЕНТ: Переменный ток

Тематический тест помогает проверить не весь курс, а конкретный раздел «Переменный ток». Такой формат удобен для повторения после урока, самостоятельной подготовки и поиска слабых мест.

Как работать с результатом

Не ограничивайтесь итоговым числом правильных ответов. Обратите внимание, какие понятия были перепутаны и почему выбранный вариант показался верным. После объяснения попробуйте своими словами сформулировать правило или физический закон или условие применения формулы.

Повторное прохождение имеет смысл после короткого повторения темы. Цель — понимать связь между физическими величинами, законами и условиями задачи, а не запоминать расположение ответов.

Переменный ток

Сначала определите тип элемента, затем учитывайте фазу и полное сопротивление

В цепях переменного тока одинаковые действующие напряжения могут создавать разные токи в зависимости от частоты, индуктивности и ёмкости. В последовательной цепи с резистором, катушкой и конденсатором необходимо работать с реактивными сопротивлениями и фазовыми соотношениями, а не складывать напряжения и сопротивления как обычные числа.

01 Определите значения Амплитудные или действующие величины даны в условии

02 Найдите реактивности Учтите частоту, индуктивность и ёмкость

03 Соберите цепь Определите полное сопротивление, ток и сдвиг фаз

04 Проверьте мощность Различайте активную мощность и произведение действующих напряжения и тока

Синусоидальный ток

Переменное синусоидальное напряжение и ток периодически меняют величину и направление. В расчётах мощности и закона Ома обычно используют действующие значения.

u = U_{m} \sin (ω t + φ)

f = \frac{1}{T}, ω = 2 π f

U = \frac{U_{m}}{\sqrt{2}}, I = \frac{I_{m}}{\sqrt{2}}

Связь действующего и амплитудного значений через

\sqrt{2}

относится к синусоидальному току.

Активное сопротивление

Для идеального резистора ток и напряжение совпадают по фазе, а электрическая энергия необратимо превращается во внутреннюю энергию.

Z = R

I = \frac{U}{R}

P = U I = I^{2} R = \frac{U^{2}}{R}

Идеальная катушка

Индуктивное сопротивление увеличивается с частотой. В идеальной катушке ток отстаёт от напряжения на четверть периода.

X_{L} = ω L = 2 π f L

I = \frac{U}{X_{L}}

Идеальный конденсатор

Ёмкостное сопротивление уменьшается при росте частоты. В идеальном конденсаторе ток опережает напряжение на четверть периода.

X_{C} = \frac{1}{ω C} = \frac{1}{2 π f C}

I = \frac{U}{X_{C}}

Последовательная цепь с резистором, катушкой и конденсатором

Индуктивная и ёмкостная составляющие действуют противоположно по фазе, поэтому в полном сопротивлении используется их разность.

X = X_{L} - X_{C}

Z = \sqrt{R^{2} + {(X_{L} - X_{C})}^{2}}

I = \frac{U}{Z}, \cos φ = \frac{R}{Z}

Обычное арифметическое сложение активного, индуктивного и ёмкостного сопротивлений для последовательной цепи неверно.

Резонанс напряжений

В последовательной цепи резонанс возникает при равенстве модулей индуктивного и ёмкостного сопротивлений. При фиксированном действующем напряжении и ненулевом активном сопротивлении ток достигает максимума.

X_{L} = X_{C}

f_{0} = \frac{1}{2 π \sqrt{L C}}

Z = R, I = \frac{U}{R}

Мощность переменного тока

В цепи с фазовым сдвигом не всё произведение действующих напряжения и тока соответствует энергии, необратимо передаваемой нагрузке.

P = U I \cos φ

S = U I

Для чисто активной нагрузки коэффициент мощности равен единице. Для идеальной катушки или идеального конденсатора средняя активная мощность за период равна нулю.

Трансформатор

Трансформатор изменяет действующее напряжение переменного тока. Для идеального трансформатора мощность на входе равна мощности на выходе.

\frac{U_{1}}{U_{2}} = \frac{N_{1}}{N_{2}}

U_{1} I_{1} = U_{2} I_{2}

Передача электроэнергии

Повышение напряжения уменьшает потери в линии

При передаче одной и той же активной мощности с коэффициентом мощности, близким к единице, повышение напряжения позволяет уменьшить ток. Потери на нагрев проводов зависят от квадрата тока, поэтому этот эффект особенно значителен.

P = U I

P_{пот} = I^{2} R

Алгоритм

Как решать расчётную задачу

Проверьте тип величин

Не смешивайте амплитудные и действующие напряжения и токи.

Найдите реактивные сопротивления

Индуктивное сопротивление растёт с частотой, ёмкостное — уменьшается.

Определите полное сопротивление

В последовательной цепи сначала найдите разность реактивных сопротивлений, затем используйте теорему Пифагора.

Рассчитайте ток и мощность

Для активной мощности обязательно учитывайте коэффициент мощности, если нагрузка не является чисто активной.

Частые ошибки

Что особенно важно не перепутать

Амплитуда вместо действующего значения

При расчёте средней мощности синусоидального тока обычно используют действующие напряжение и ток.

Одинаковая зависимость катушки и конденсатора от частоты

У катушки реактивное сопротивление растёт с частотой, у конденсатора — уменьшается.

Неверный знак фазового сдвига

В идеальной катушке ток отстаёт от напряжения, а в идеальном конденсаторе опережает его.

Сложение реактивных сопротивлений

В последовательной цепи индуктивная и ёмкостная составляющие вычитаются друг из друга.

Резонанс означает нулевое полное сопротивление

При резонансе реактивная часть исчезает, но при ненулевом активном сопротивлении полное сопротивление остаётся равным ему.

Потери пропорциональны току

Тепловые потери в линии пропорциональны квадрату тока, поэтому повышение передаваемого напряжения особенно эффективно.