Определение эдс индукции в движущихся проводниках: ЭДС индукции в движущихся проводниках

Содержание

ЭДС индукции в движущихся проводниках

ЭДС – это аббревиатура трех слов: электродвижущая сила. ЭДС индукции () появляется в проводящем теле, которое находится в переменном магнитном поле. Если проводящим телом является, например, замкнутый контур, то в нем течет электрический ток, который называют током индукции.

Закон Фарадея для электромагнитной индукции

Основным законом, который используют при расчетах, связанных с электромагнитной индукцией является закон Фарадея. Он говорит о том, что электродвижущая сила электромагнитной индукции в контуре равна по величине и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока () сквозь поверхность, которую ограничивает рассматриваемый контур:

   

Закон Фарадея (1) записан для системы СИ. Надо учитывать, что из конца вектора нормали к контуру обход контура должен проходить против часовой стрелки. Если изменение потока происходит равномерно, то ЭДС индукции находят как:

   

Магнитный поток, который охватывает проводящий контур, может изменяться в связи с разными причинами. Это может быть и изменяющееся во времени магнитное поле и деформация самого контура, и перемещение контура в поле. Полная производная от магнитного потока по времени учитывает действие всех причин.

ЭДС индукции в движущемся проводнике

Допустим, что проводящий контур перемещается в постоянном магнитном поле. ЭДС индукции возникает во всех частях контура, которые пересекают силовые линии магнитного поля. При этом, результирующая ЭДС, появляющаяся в контуре будет равна алгебраической сумме ЭДС каждого участка. Возникновение ЭДС в рассматриваемом случае объясняют тем, что на любой свободный заряд, который движется вместе с проводником в магнитном поле, будет действовать сила Лоренца. При воздействии сил Лоренца заряды движутся и образуют в замкнутом проводнике ток индукции.

Рассмотри случай, когда в однородном магнитном поле находится прямоугольная проводящая рамка (рис.1). Одна сторона рамки может двигаться. Длина этой стороны равна l. Это и будет наш движущийся проводник. Определим, как можно вычислить ЭДС индукции, в нашем проводнике, если он перемещается со скоростью v. Величина индукции магнитного поля равна B. Плоскость рамки перпендикулярна вектору магнитной индукции. Выполняется условие .

ЭДС индукции в рассматриваемом нами контуре будет равна ЭДС, которая возникает только в подвижной его части. В стационарных частях контура в постоянном магнитном поле индукции нет.

Для нахождения ЭДС индукции в рамке воспользуемся основным законом (1). Но для начала определимся с магнитным потоком. По определению поток магнитной индукции равен:

   

где , так как по условию плоскость рамки перпендикулярна направлению вектора индукции поля, следовательно, нормаль к рамке и вектор индукции параллельны. Площадь, которую ограничивает рамка, выразим следующим образом:

   

где – расстояние, на которое перемещается движущийся проводник. Подставим выражение (2), с учетом (3) в закон Фарадея, получим:

   

где v – скорость движения подвижной стороны рамки по оси X.

Если угол между направлением вектора магнитной индукции () и вектором скорости движения проводника () составляет угол , то модуль ЭДС в проводнике можно вычислить при помощи формулы:

   

Примеры решения задач

ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон

ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон

Подробности
Просмотров: 352

«Физика — 11 класс»

ЭДС индукции в движущихся проводниках

Пусть проводник MN длиной l движется с постоянной скоростью V по проводящим направляющим в однородном магнитном поле.

Вектор магнитной индукции поля перпендикулярен проводнику и составляет угол α с направлением его скорости.

Проводник MN вместе с направляющими образует контур MNCD.

При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним, поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца.

Fл = | q |υ B sin α

Сила Лоренца, совершает работу по перемещению зарядов по всей длине проводника.

А = Fлl = | q | υ Bl sin α

Возникающая здесь за счет действия на заряды силы Лоренца ЭДС индукции имеет магнитное происхождение.

Электродвижущая сила индукции в проводнике MN равна отношению работы по перемещению заряда q к этому заряду:

Эта формула справедлива для любого проводника длиной l, движущегося со скоростью V в однородном магнитном поле.

В других проводниках контура MNCD ЭДС равна нулю, так как эти проводники неподвижны.

Следовательно, ЭДС во всем контуре MNCD равна и остается неизменной, если скорость движения V постоянна.

Электродинамический микрофон

Электродинамический громкоговоритель преобразует колебания электрического тока в звуковые колебания.

Обратный процесс превращения звуковых колебаний воздуха в колебания электрического тока осуществляется с помощью микрофона.

Действие электродинамического микрофона основано на явлении электромагнитной индукции.

Как устроен этот микрофон?

Диафрагма 2 из тонкой полистирольной пленки или алюминиевой фольги жестко связана со звуковой катушкой 1 из тонкой проволоки. Катушка помещается в кольцевом зазоре сильного постоянного магнита 3. Линии магнитной индукции перпендикулярны к виткам катушки.

Звуковая волна вызывает колебания диафрагмы и связанной с ней катушки, в результате в катушке возникает меняющийся индукционный ток.

Подробнее:

при движении витков катушки в магнитном поле в них возникает переменная ЭДС индукции и переменное напряжение на зажимах катушки, которое вызывает колебания электрического тока в цепи микрофона.

Эти колебания после усиления могут быть поданы на громкоговоритель и т. д.

В телефонных аппаратах применяют менее совершенные, но зато более дешевые угольные микрофоны.

Диафрагма в таких микрофонах действует на угольный порошок и создает в нем периодические сжатия и разрежения.

От этого меняются сопротивление порошка и сила тока в электрической цепи микрофона.

Существуют и другие типы микрофонов.

Источник: «Физика — 11 класс», учебник Мякишев, Буховцев, Чаругин

Электромагнитная индукция. Физика, учебник для 11 класса — Класс!ная физика


Электромагнитная индукция. Магнитный поток —
Направление индукционного тока. Правило Ленца —
Закон электромагнитной индукции —
ЭДС индукции в движущихся проводниках. Электродинамический микрофон —
Вихревое электрическое поле —
Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля тока —
Электромагнитное поле —
Примеры решения задач —
Краткие итоги главы

ЭДС индукции в движущихся проводниках

ЭДС индукции в движущихся проводниках

Подробности
Просмотров: 273

Прямолинейный проводник АВ движется в магнитном поле с индукцией В по проводящим шинам, которые замкнуты на гальванометр.

На электрические заряды, перемещающиеся вместе с проводником в магнитном поле, действует сила Лоренца:

Fл = /q/vB sin a

Её направление можно определить по правилу левой руки.


Под действием силы Лоренца внутри проводника происходит распределение положительных и отрицательных зарядов вдоль всей длины проводника l.

Сила Лоренца является в данном случае сторонней силой, и в проводнике возникает ЭДС индукции, а на концах проводника АВ возникает разность потенциалов.

Причина возникновения ЭДС индукции в движущемся проводнике объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды.

Готовимся к проверочной работе!

1. При каком направлении движения контура в магнитном поле в контуре будет возникать индукционный ток?

2. Укажите направление индукционного тока в контуре при введении его в однородное магнитное поле.

3. Как изменится магнитный поток в рамке, если рамку повернуть на 90 градусов из положения 1 в положение 2 ?

4. Будет ли возникать индукционный ток в проводниках, если они движутся так, как показано на рисунке?

5. Определить направление индукционного тока в проводнике АБ, движущемся в однородном магнитном поле.

6. Указать правильное направление индукционного тока в контурах.

Следующая страница «Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Вопросы к пр/работе»

Назад в раздел «10-11 класс»

Электромагнитное поле — Класс!ная физика


Взаимодействие токов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Сила Ампера —
Действие магнитного поля на движущийся заряд.Магнитные свойства вещества —
Явление электромагнитной индукции. Магнитный поток. Направление индукционного тока. Правило Ленца —
ЭДС электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле —
ЭДС индукции в движущихся проводниках

Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Вопросы к пр/работе

ЭДС индукции в движущихся проводниках формула

ЭДС индукции и сила Лоренца

Появление электродвижущей силы (ЭДС) в телах, перемещающихся в магнитном поле легко объяснить, если вспомнить о существовании силы Лоренца. Пусть стержень движется в однородном магнитном поле с индукцией рис.1. Пусть направление скорости движения стержня () и перпендикулярны друг другу.

Между точками 1 и 2 стержня индуцируется ЭДС, которая направлена от точки 1 к точке 2. Движение стержня – это перемещение положительных и отрицательных зарядов, которые входят в состав молекул этого тела. Заряды вместе с телом перемещаются в сторону движения стержня. Магнитное поле оказывает воздействие на заряды при помощи силы Лоренца, пытаясь переместить положительные заряды в сторону точки 2, а отрицательные заряды к противоположному концу стержня. Так, действие силы Лоренца порождает ЭДС индукции.

Если в магнитном поле движется металлический стержень, то положительные ионы, находясь в узлах кристаллической решетки, не могут двигаться вдоль стержня. При этом подвижные электроны скапливаются в избытке на конце стержня около точки 1. Противоположный конец стержня будет испытывать недостаток электронов. Появившееся напряжение определяет собой ЭДС индукции.

В том случае, если движущийся стержень сделан из диэлектрика, разделение зарядов при воздействии силы Лоренца, приводит к его поляризации.

ЭДС индукции будет равна нулю, если проводник перемещается параллельно направлению вектора (то есть угол между и равен нулю).

ЭДС индукции в прямом проводнике, движущемся в магнитном поле

Получим формулу для вычисления ЭДС индукции, которая возникает в прямолинейном проводнике, имеющем длину l, движущемся параллельно самому себе в магнитном поле (рис.2). Пусть v – мгновенная скорость проводника, тогда за время он опишет площадь равную:

   

При этом проводник пересечет все линии магнитной индукции, которые проходят через площадку . Получим, что изменение магнитного потока () сквозь контур в который входит перемещающийся проводник:

   

где – составляющая магнитной индукции, перпендикулярная к площадке . Подставим выражение для (2) в основной закон электромагнитной индукции:

   

получим:

   

При этом направление тока индукции определено законом Ленца. То есть индукционный ток имеет такое направление, что механическая сила, которая действует на проводник, замедляет перемещение проводника.

ЭДС индукции в плоском витке, вращающемся в магнитном поле

Если плоский виток вращается в однородном магнитном поле, угловая скорость его вращения равна , ось вращения находится в плоскости витка и , тогда ЭДС индукции можно найти как:

   

где S – площадь, которую ограничивает виток; – поток самоиндукции витка; – угловая скорость; () – угол поворота контура. Необходимо заметить, что выражение (5) справедливо, тогда, когда ось вращения составляет прямой угол с направлением вектора внешнего поля .

Если вращающаяся рамка имеет N витков и ее самоиндукцией можно пренебречь, то:

   

Примеры решения задач

Способы определения ЭДС индукции в движущихся проводниках

 

Нахождение ЭДС индукции через силу Лоренца

Магнитный поток через контур может изменяться по следующим причинам:

В обоих этих случаях будет выполняться закон электромагнитной индукции. При этом происхождение электродвижущей силы в этих случаях различное. Рассмотрим подробнее второй из этих случаев

В данном случае проводник движется в магнитном поле. Вместе с проводником совершают движение и все заряды, которые находятся внутри проводника. На каждый из таких зарядов со стороны магнитного поля будет действовать сила Лоренца. Она и будет способствовать перемещению зарядов внутри проводника.

  • ЭДС индукции в данном случае будет иметь магнитное происхождение.

Рассмотрим следующий опыт: магнитный контур, у которого одна сторона подвижная, помещают в однородное магнитное поле. Подвижная сторона длиной l начинает скользить вдоль сторон MD и NC с постоянной скоростью V. При этом она постоянно остаётся параллельной стороне СD. Вектор магнитной индукции поля будет перпендикулярен проводнику и составлять угол а с направлением его скорости. На следующем рисунке представлена лабораторная установка для этого опыта:

Сила Лоренца, действующая на движущуюся частицу, вычисляется по следующей формуле:

Fл = |q|*V*B*sin(a).

Сила Лоренца будет направлена вдоль отрезка MN. Рассчитаем работу силы Лоренца:

A = Fл*l = |q|*V*B*l*sin(a).

ЭДС индукции — это отношение работы, совершаемой силой при перемещении единичного положительного заряда, к величине этого заряда. Следовательно, имеем:

Ei = A/|q| = V*B*l*sin(a).

Эта формула будет справедлива для любого проводника, движущегося в с постоянной скоростью в магнитном поле. ЭДС индукции будет только в этом проводнике, так как остальные проводники контура остаются неподвижными. Очевидно, что ЭДС индукции во всем контуре будет равняться ЭДС индукции в подвижном проводнике.

ЭДС из закона электромагнитной индукции 

Магнитный поток через тот же контур, что и в примере выше, будет равняться: 

Ф = B*S*cos(90-a) = B*S*sin(a).

Здесь угол (90-а) = угол между вектором магнитной индукции и нормалью к поверхности контура. За некоторое время ∆t площадь контура будет изменяться на ∆S = -l*V*∆t. Знак «минус» показывает, что площадь уменьшается. При этом за это время магнитный поток изменится:

∆Ф = -B*l*V*sin(a).

Тогда ЭДС индукции равна:

Ei = -∆Ф/∆t = B*l*V*sin(a).

Если весь контур будет двигаться внутри однородного магнитного поля с постоянной скоростью, то ЭДС индукции будет равняться нулю, так как будет отсутствовать изменение магнитного потока.

  • ЭДС индукции будет возникать и при повороте рамки внутри магнитного поля.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Закон электромагнитной индукции:магнитный поток и электродвижущая сила
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspЭлектродинамический микрофон: самоиндукция

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Т. ЭДС индукции в движ. проводниках — PhysBook

ЭДС индукции в движущихся проводниках

Выясним механизм возникновения ЭДС индукции в проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле.

Пусть металлический проводник движется со скоростью \(~\vec v\), перпендикулярной вектору магнитной индукции \(~\vec B\) (рис. 1). Вместе с проводником, естественно, движутся свободные электроны. Следовательно, на электроны будет действовать сила Лоренца. Под действием этой силы свободные электроны перемещаются к одному из торцов проводника (на рис. 1, а к левому торцу), в результате происходит разделение зарядов: положительные заряды накапливаются на одном конце проводника, отрицательные — на другом. Эти заряды создадут внутри проводника электростатическое поле. Перераспределение зарядов будет происходить до тех пор, пока электрическая сила \(~\vec {F_e} = q \vec {E}\) не скомпенсирует силу Лоренца.

Рис. 1

Пусть средняя скорость упорядоченного движения электронов, обусловленная действием силы Лоренца, в системе отсчета, связанная с проводником, равна \(~\vec u \). Тогда скорость \(~\vec {v_0}\) движения электронов в инерциальной системе отсчета, в которой существует магнитное поле, будет равна \(~\vec{v_0} = \vec u + \vec v\), причем вектор \(~\vec {v_0}\) составляет угол α со скоростью \(~\vec v\) движения проводника. Сила Лоренца будет перпендикулярна \(~\vec {v_0}\) (рис. 1, б), и ее модуль \(~F_L = qBv_0\). Разложим вектор \(~\vec {F_L}\) на две составляющие: направленные вдоль проводника \(~\vec F_{L \parallel}\) и перпендикулярно проводнику \(~\vec F_{L \perp}\).

Продольная составляющая \(~\vec F_{L \parallel}\) и выполнит работу по разделению зарядов.

Из рис. 1, б видим, что \(~F_{L \parallel} = F_L \cos \varphi = qBv_0 \cos \varphi\), а \(~v_0 \cos \varphi = v\). Следовательно, \(~F_{L \parallel} = qBv\). Перемещение электронов прекратится, когда \(~F_{L \parallel} = F_e \), т.е. \(~ qBv = qE \). Напряженность электростатического поля связана
с разностью потенциалов \(~ E = \dfrac Ul\). Из этих уравнений найдем \(~U = Bνl\). Таким образом, между концами проводника возникла разность потенциалов. Следовательно, сторонней силой, вызывающей разделение зарядов, является продольная составляющая силы Лоренца. Работа, которую совершает эта сила при перемещении электрического заряда (электрона) вдоль проводника, \(~ A_1 = F_{L \parallel} l = qBvl \). ЭДС индукции в этом случае \(~ \varepsilon _i =\dfrac Aq = Bνl.\)

Если такой проводник замкнуть, то в цепи пойдет индукционный ток, направление которого можно определить по правилу правой руки (оно является частным случаем правила Ленца):

если правую руку расположить вдоль проводника так, чтобы перпендикулярная составляющая магнитной индукции \(~\vec {B_{\perp}}\) входила в ладонь, а отогнутый большой палец показывал направление движения проводника, то четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока в проводнике.

Если \(~\vec v\) не перпендикулярно \(~\vec B\), то

\(~\varepsilon_i = Bvl \sin \alpha, \)

где α — угол между \(~\vec v\) и \(~\vec B\).

Пусть проводник перемещается в магнитном поле в направлении действия внешней силы \(~\vec F\). За время t, в течение которого электрон, движущийся со скоростью \(~\vec u\) вдоль проводника, пройдет расстояние \(~ l = ut\), проводник переместится на \(~\Delta r.\) \(~\Delta r = vt = v \dfrac lu\). Работа, которую совершит за это время перпендикулярная составляющая силы Лоренца,

\(~A_2 = F_{L \perp}\Delta r \cos 180 =-F_{L \perp}\Delta r = -F_L \sin \varphi \Delta r = -qBv_0 \sin \varphi \Delta r. \)

Из рисунка 1, б \(~\sin \varphi_0 = \dfrac u{v_0}\). Тогда \(~A_2 =-qBv_0 \dfrac u{v_0} v\dfrac lu = -qBvl.\)

Так как \(~A_2<0\), то происходит торможение движения проводника в магнитном поле. Для того чтобы проводник двигался равномерно, к нему необходимо приложить внешнюю силу, по модулю равную перпендикулярной составляющей силы Лоренца. Полная работа силы Лоренца \(~A = A_1-A_2=qBvl — qBvl = 0 .\) В данном случае имеет место превращение механической энергии источника внешней силы \(~\vec F\) в энергию индукционного тока. Это превращение происходит в соответствии с законом сохранения и превращения энергии.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 348-350.

ЭДС при движении проводника в поле

ЭДС при движении проводника в магнитном поле.

Причина возникновения ЭДС — сила Лоренца.

При движении перемычки К на электроны действует сила Лоренца, совершающая работу. Электроны перемещаются отС к А. Перемычка – источник ЭДС. Следовательно

ЭДС при движении проводника в магнитном поле

Эта формула используется в любом проводнике, движущемся в магнитном поле, если Скорость движения↑↑Вектор индукции магнитного поля.

 

Если между векторами Скорость движенияи Вектор индукции магнитного поля есть угол, то используется формула

ЭДС при движении проводника в магнитном поле

ЭДС при движении проводника в магнитном поле

Так как

ЭДС при движении проводника в магнитном поле

 

Другой способ вывода формулы эдс в движущемся проводнике.

Т.к. – электроны начинают под действием силы Лоренца перемещаться к одному из концов проводника, то возникает электрическое поле. Оно будет возрастать до тех пор, пока электрическая сила не уравновесит силу Лоренца. Другой способ вывода формулы эдс в движущемся проводнике.

Учитывая, что Другой способ вывода формулы эдс в движущемся проводнике,  получим: Другой способ вывода формулы эдс в движущемся проводнике.

 

Явление существенно при движении проводников значительной длины или с большой скоростью, например, при полете самолета (в магнитном поле Земли).

 

Знак  можно определить по правилу правой руки Правило правой руки для индукционного тока. Если правую руку расположить так, чтобы линии магнитной индукции (В) входили в ла­донь, а отогнутый большой палец по­казывал направление движения провод­ника, то четыре вытянутых пальца ука­жут направление индукционного тока в проводнике.

Правило

правой

руки для

индукционного тока

 Вихревое электрическое поле

Электроны в проводниках вторичной обмотки приводятся в движение элект­рическим полем (ЭП), которое порож­дается переменным магнитным полем (МП).

 Вихревое электрическое поле

Фундаментальное свойство поля.

 Изменяясь во времени, магнитное поле порождает электрическое  (Дж. Максвелл — английский физик).

ЭП, порождаемое переменным МП, не связано с зарядом; силовые линии нигде не начинаются и не кончаются, т. е. линии замкнутые. Такое поле — вихревое электрическое.

Фундаментальное свойство поля.

Токи Фуко

Индукционный ток в массивных проводниках называют то­ками Фуко.

Используют: плавка металлов в вакууме. Вредное действие: бесполезная потеря энергии в сердечниках трансформаторов и в генераторах.

 

Электромагнитная индукция. ЭДС, наводимая в движущемся проводнике. Закон Фарадея. Закон Ленца. Самоиндукции. Самоиндуцированная ЭДС. Самоиндукция катушки n витков. Энергия, хранящаяся в индукторе. Электрические колебания. Электрогенератор, мотор.

Электромагнитная индукция. ЭДС, наводимая в движущемся проводнике. Закон Фарадея. Закон Ленца.
Самоиндукции. Самоиндуцированная ЭДС. Самоиндукция катушки n витков. Энергия хранится в
индуктор. Электрические колебания. Электрогенератор, мотор.


SolitaryRoad.com

Владелец сайта: Джеймс Миллер
 

[ Домой ]
[Вверх]
[ Информация ]
[Почта]


Электромагнитная индукция. ЭДС, индуцированная при движении
проводник. Закон Фарадея. Закон Ленца. Самоиндукции. Самоиндуцированная ЭДС. Самоиндукция катушки
из n оборотов. Энергия, хранящаяся в индукторе. электрический
колебания. Электрогенератор, мотор.

ole.gif

ole1.gif

Электромагнитная индукция.
великая веха произошла, когда Ганс
Кристиан Эрстед обнаружил в 1819 г.
связь между электричеством и
магнетизм в виде магнитного
поле возле токоведущего провода.Еще одна важная веха произошла 12
лет спустя, в 1831 году, когда Майкл
Фарадей открыл еще один
явление, связанное с электричеством и
магнетизм: он открыл
явление, называемое электромагнитным
индукция. Это открытие сделало
возможный метод для генерации
большого количества электроэнергии
механические средства в виде
электрический генератор — который потом
возвестили великую революцию в нашем
образ жизни в форме нашего возраста
электричество. Давайте узнаем больше об этом явлении, которое он открыл.Подключим
проводящий стержень C к чувствительному гальванометру, так как
показано на рис. 1, и проденьте стержень вниз между
полюса подковообразного магнита. Когда мы это сделаем,
происходит прогиб стрелки гальванометра,
с указанием тока. Какое замечательное явление!
Кто мог ожидать такого ?! Когда стержень
держится неподвижно в поле, ток не течет. Текущий
течет только тогда, когда стержень движется внутри магнитного
поле. Когда стержень перемещается вверх по полю,
ток течет в направлении, противоположном его
течет, когда стержень опускается.Кроме того, мы
обнаруживают, что чем быстрее стержень проходит через
поле, тем больше отклонение иглы. таким образом
быстрое перемещение стержня по полю дает
больший ток. Переместим стержень между полюсами в поперечном направлении, параллельно силовым линиям. нет
ток течет, когда мы это делаем. Ток течет только тогда, когда мы пересекаем силовые линии. Позволь нам
рассмотрим другой эксперимент. Подключим гальванометр к катушке с изолированным проводом как
как показано на рис. 2, и погрузите стержневой магнит внутрь отверстия в катушке.Опять же,
Стрелка гальванометра отклоняется, указывая на ток. Когда магнит убран,
гальванометр показывает ток в обратном направлении. Чем быстрее он опускается, тем
сильнее производимый ток. Когда силовые линии магнита пересекают провод в катушках,
ток производится.

Когда проводник пересекает линии магнитного потока
или когда поле магнитного потока изменяется в силе
вокруг проводника возникает (индуцируется) ЭДС в
проводник.Эта ЭДС называется наведенной ЭДС. Если
проводник образует часть цепи, как в приведенном выше
случаи, когда он подключен к гальванометру, что ЭДС
производит ток. Ток называется индуцированным.
ток. Мы говорим о явлении
называется электромагнитной индукцией.

ole2.gif

ole3.gif

Рассмотрим еще один эксперимент. На рис.3 большой
деревянная намотка с большим количеством витков
к гальванометру подключается тонкий изолированный провод.
небольшая катушка, намотанная несколькими витками изолированного провода
соединен последовательно с сухим элементом и контактным ключом.Положим маленькую катушку внутрь большой катушки.
и нажмите контактную кнопку, замыкая цепь. Стрелка гальванометра отклонится,
показывая, что в большой катушке наведен ток. Что случилось? Когда мы закрылись
переключатель, и ток начал течь в маленькой катушке, этот ток вызвал магнитное поле
вокруг него, и это развивающееся магнитное поле
индуцировал ЭДС и ток в большой катушке. Если ключ
при закрытом состоянии индукционный ток в большой катушке вскоре прекращается.Когда цепь разрывается, сила магнитного поля
быстро падает до нуля и индуцированный ток течет в
происходит обратное направление. В обоих случаях индуцированный ток
перестает течь, когда магнитное поле перестает изменяться.

То, что мы только что описали, представляет собой способ использования одного
ток произвести другой. Маленькая катушка, которая
подключенный к внешнему источнику питания, называется первичным
катушки. Большая катушка, в которой создается наведенный ток
называется вторичной обмоткой.

Почему возникает ЭДС в движущемся проводнике
в магнитном поле? Какова причина этого
явление, которое мы только что наблюдали? Почему ЭДС
генерируется в проводнике, когда он пересекает силовые линии в магнитном поле? Ответ на это
Вопрос восходит к другому магнитному явлению, которое мы уже обсуждали, а именно:
Когда движущийся заряд пересекает силовые линии магнитного поля, он испытывает силу
задается формулой F = qv × B. Чтобы увидеть, что происходит, рассмотрим рис. 4, где крестики обозначают поле потока.
B направлен от читателя.Когда проводник ab движется вправо со скоростью v,
тогда каждый заряд внутри стержня движется вправо, пересекая силовые линии, со скоростью v.
Следствием этого является то, что сила F = qv × B действует на каждый заряд внутри стержня —
где направление вектора F вдоль стержня, направленное от b к a. Эта сила составляет
ЭДС внутри стержня, стремящаяся произвести ток от b до a. Если стержень является частью цепи, или
подключенный к гальванометру, как на рис.1 выше, эта ЭДС вызовет протекание тока. Если полоса
не является частью цепи, тогда что произойдет, так это то, что все свободные электроны в стержне будут двигаться
ближе к концу b, делая конец b отрицательным, а конец положительным.

ЭДС, наводимая в движущемся проводнике. ЭДС, наведенная в прямом проводнике длиной
l , движущийся со скоростью v перпендикулярно магнитному полю B, составляет

1) E = B л v

где B, l и v взаимно перпендикулярны.ЭДС выражена в вольтах, когда B — в интервалах / м 2 , l в
метров, а v — в м / сек.

Если вектор скорости v составляет угол θ с направлением магнитного поля, 1) становится

2) E = B l v sin θ

___________________________________________________________________

Доказать. ЭДС, наведенная в
прямой провод длиной л
движется со скоростью v
перпендикулярно магнитному полю B
это

ole4.gif

E = B л v

Доказательство.По определению E = dW / dq.
То есть ЭДС — это работа над
оборотный расход на единицу
заряд (кулон), смещенный за
точка схемы. Рассмотрим рис.5, на котором скользит движущийся провод ab длиной l
вдоль неподвижного U-образного проводника, где петля находится в плоскости, перпендикулярной магнитному
поле B. Если проводник ab движется вправо со скоростью v, в контуре adcb потечет ток I.
Помня, что магнитное поле действует с силой F = l IB на длинный прямой токопроводящий
проводник, перпендикулярный полю, заметим, что ток I, движущийся через движущийся
проводник ab вызовет боковой толчок влево на ab

F = л IB

Из-за этого бокового удара требуется внешняя сила, создаваемая некоторым рабочим агентом, чтобы
поддерживать движение.Работа, выполняемая этим агентом, — это работа, выполняемая с оборотными расходами.
Здесь происходит прямое преобразование механической энергии в электрическую.

Расстояние, пройденное за время t, равно

ds = vdt

и проделанных работ

dW = Fds = л IB ∙ vdt

Теперь произведение I и dt — это заряд dq, смещенный за это время, поэтому

dW = Blvdq

или

dW / dq = Blv

Так как E = dW / dq,

E = Blv

___________________________________________________________________

Закон электромагнитной индукции Фарадея.Электродвижущая сила E, индуцированная в
каждый виток провода в любой цепи, содержащей петли (в виде катушки), связан со скоростью изменения
магнитный поток Φ через него на

ole5.gif

В случае катушки из n витков (соленоида или тороида) на каждом витке индуцируется ЭДС, и поскольку
витки идут последовательно, суммарная ЭДС

ole6.gif

Пример 1. Рассмотрим еще раз схему рис. 5. Когда проводник ab переместится в
справа на расстоянии ds площадь поперечного сечения замкнутой цепи abcd увеличивается на

dA = л ds

, а изменение магнитного потока через область, ограниченную контуром, равно

.

dΦ = BdA = л Bds

Если разделить обе части этого уравнения на dt, получим

ole7.gif

или

ole8.gif

ole9.gif

, что соответствует пункту 3) за исключением знака.Причина разницы в знаке связана со знаком
условные обозначения, которые необходимо использовать в отношении направления тока, направления потока и т. д.
т.е. экв. 3) выше верно при правильном знаке
конвенций.

Пример 2. Рассмотрим тороидальную обмотку рис. 6.
связан с проводящим кольцом, как показано. Предположим, мы
создать магнитное поле в тороидальной обмотке и
затем измените поле, изменяя ток в
Обмотки. Мы знаем, что весь магнитный поток
заключен внутри обмотки.Таким образом, проведение
кольцо не только не движется в магнитном поле, оно
даже не лежит в магнитном поле. Все же эксперимент
покажет, что если изменить ток в обмотках, в кольце возникает ЭДС.

Это показывает, что ЭДС может возникнуть в проводнике, даже если проводник не лежит в проводнике.
магнитное поле.

Направление индуцированного тока. Закон Ленца. Индуцированный ток течет в таком
направление как противодействие своим электромагнитным действием движению или причине, вызывающей его.

Ранее мы приводили пример того, как индуцированный ток может быть получен путем погружения стержня.
магнит вниз в катушку, подключенную к гальванометру, показанному на рис. 2. Если северный полюс
магнит вдавливается в катушку, индуцированный ток, который создается в катушке, будет течь в
такое направление, чтобы создать северный полюс в верхней части катушки, чтобы противодействовать действию. Два
северные полюса отталкиваются друг от друга, и требуется работа, чтобы вставить полюс в катушку. Однажды в баре
магнит был вдавлен в катушку, и мы пытаемся вытащить его, ток меняется на противоположное
и образуется южный полюс, который притягивает северный полюс и противостоит действию его вытягивания.

Таким же образом, если мы попытаемся протолкнуть южный полюс магнита вниз в катушку, верхняя часть
катушка будет развивать южный полюс, чтобы противостоять действию. Из этого мы видим, что энергия
индуцированный ток, который возникает при электромагнитной индукции, не распространяется. Оно произошло от
работа, которая сделана. Преобразование механической энергии в электрическую участвует в
феномен.

Если индуцированный ток в катушке вызван увеличением потока через катушку, индуцированный ток
ток идет в таком направлении, чтобы создать магнитные линии, противоположные направлению
строки исходного поля.Если движущийся провод разрезает магнитный поток, индуцированный ток будет таким
направление, чтобы создать магнитное поле, препятствующее движению.

Самоиндукция. Допустим, мы последовательно подключаем фонарик с выключателем и сухой батареей.
Когда мы замыкаем выключатель, сразу загорается лампа. Когда мы открываем выключатель, лампа
гаснет сразу. Теперь давайте вставим в схему катушку (такую ​​как та, что изображена на рис. 2).
Теперь, когда мы замыкаем выключатель, мы обнаруживаем, что лампа загорается не так быстро.Когда мы
разомкните выключатель, лампа будет гореть дольше и тускнеет перед тем, как погаснуть. Объяснение
поскольку это поведение заключается в явлении, называемом самоиндукцией, явлении, открытом
Американский физик Джозеф Генри (1797 — 1878). В нашем эксперименте катушка замедляла нарастание
тока, когда мы замкнули выключатель, а затем замедлили исчезновение тока, когда мы
открыл переключатель. Почему это случилось? Произошло это из-за встречной ЭДС, противоположной
ЭДС, возникшая в катушке, которая замедлила нарастание и затухание тока.Где бы
это счетчик ЭДС откуда взялся? Почему это произошло? Ответ в том, что это эдс самоиндуцированной,
ЭДС, возникающая из-за его собственного изменяющегося магнитного поля, сопровождающего нарастание или исчезновение тока.
Выше, используя первичную обмотку и вторичную обмотку, мы показали, как ток в первичной обмотке может
навести ток во вторичной обмотке. Когда первичная цепь была замкнута и ее ток был
нарастая, его развивающееся магнитное поле вызывало наведенную ЭДС и индуцированный ток в
вторичная обмотка.Что ж, увеличивающийся ток в катушке вызывает накопление магнитного поля, которое вызывает
вторая противодействующая ЭДС в самой катушке. По закону Ленца эта вторая наведенная ЭДС будет противодействовать
действие первой ЭДС. Закон электромагнитной индукции гласит, что ЭДС индуцируется в любом
цепь, в которой изменяется магнитный поток. Изменяющееся магнитное поле вокруг проводника
вызовет наведенную ЭДС в проводнике. Источник этого магнитного поля не имеет значения. Это
можно от самого проводника.Следовательно, любая цепь, в которой есть переменный ток
индуцировал в нем ЭДС из-за изменения собственного магнитного поля.

Самоиндуцированная ЭДС пропорциональна скорости изменения тока во времени.
самоиндуцированная ЭДС E цепи пропорциональна скорости изменения тока I в цепи во времени.
цепь

ole10.gif

, где L — постоянная величина, называемая самоиндукцией цепи. Знак минус означает, что
самоиндуцированная ЭДС — это обратная ЭДС, которая противодействует изменению тока, который ее производит.

Когда E выражено в вольтах, а dI / dt — в ампер / сек, L — в генри. Собственная индуктивность цепи равна 1
Генри, если в нем индуцируется ЭДС в 1 вольт при изменении тока со скоростью 1 ампер / сек.

Собственная индуктивность L цепи зависит от размера, формы, количества витков и т. Д. Цепи.
Это также зависит от магнитных свойств любых материалов, в которых существуют магнитные поля.
самоиндукция соленоида заданных размеров намного больше, если он имеет железный сердечник, чем если бы он
находится в вакууме.

ole11.gif

Def. Индуктор. Цепь или часть цепи, в которой
индуктивность.

Условное обозначение катушки индуктивности показано на рис. 7.

ole12.gif

Направление ЭДС самоиндукции. Направление самоиндуцированной ЭДС находится по формуле Ленца.
закон. Причина
ЭДС — это
увеличение или
уменьшающийся ток.
Если ток
увеличивается,
направление
индуцированная ЭДС
противоположно тому из
электрический ток. Если
ток
уменьшается,
направление
ЭДС такая же, как
что текущего.См. Рис. 8. Противодействует изменение тока, а не самого тока.
наведенной ЭДС.

Самоиндукция катушки n витков. Собственная индуктивность L катушки из n витков (соленоид
или тороид) дается

ole13.gif

где Φ — магнитный поток в катушке, а I — ток. Величина nΦ называется потокосцеплением
катушка. Таким образом, самоиндуктивность L является потокосцеплением на ампер.

Вывод. По закону электромагнитной индукции Фарадея E = n (dΦ / dt).Из 5) E = -L (dI / dt). Таким образом, L (dI / dt) = n (dΦ / dt), LdI = ndΦ и L = (nΦ) / I.

Если соленоид из n витков имеет магнитную проницаемость μ, длину l и поперечное сечение
площадь A, его собственная индуктивность равна

ole14.gif

Вывод. Φ = BA, B = (μnI) / l и

ole15.gif

ole16.gif

Рост и спад тока в
цепь, содержащая индуктивность и
сопротивление. Когда переключатель включен
цепь, содержащая индуктивность, ток
не поднимется до конечного значения устойчивого состояния
сразу за счет обратной ЭДС
индуктивность, но будет расти со скоростью,
зависит от индуктивности и сопротивления
схема.Учитывая последовательную схему, состоящую из
аккумуляторной батареи ЭДС В без сопротивления
индуктор L и неиндуктивный резистор R как
Как показано на рис.9, ток i в момент времени t равен

ole17.gif

, где I с — ток в установившемся режиме, определяемый по формуле I с =
V / R и замыкание переключателя происходит в момент времени t =
0.

Проба

ole18.gif

График этого уравнения показан на рис.10
(А). Сила тока быстро растет, а затем еще
медленно, асимптотически приближаясь к финальному
значение I с = V / R.

Постоянная времени. Постоянная времени
цепь определяется как время, в которое Rt / L = 1,
или когда

ole19.gif

Когда t = L / R, ток i составляет около 63% от его
конечное значение I с . Для схемы с заданным
сопротивление, время, необходимое для достижения этого значения
чем длиннее индуктивность.

Формула затухающего тока.Если есть
установившийся ток I с в схеме рис.9 и
выключатель разомкнут, спад тока
показано на рис. 10 (б). Это полная противоположность
Рис. 10 (а). Формула распада

ole20.gif

Постоянная времени L / R — это время, за которое ток уменьшится до 1 / e от его первоначального значения.

Энергия, накопленная в индукторе. Энергия, запасенная в индукторе (соленоиде, тороиде и т. Д.)
когда в нем есть установившийся ток

ole21.gif

Проба

Взаимная индуктивность.Когда ток в
первичный контур (например, первичная обмотка) меняется,
ЭДС индуцируется в соседней вторичной обмотке
цепь (или вторичная обмотка), которая связана
любой частью первичного потока. Индуцированная
вторичная ЭДС E 2 пропорциональна скорости
изменения первичного тока, d I 1 / dt

ole22.gif

ole23.gif

где M — постоянная, называемая взаимной индуктивностью
система. Если E в вольтах, а d I 1 / dt в амперах / с, M равно
в генрисе.

ole24.gif

Заряд и разряд конденсатора
через резистор. Когда переключатель замкнут на
цепь, содержащая емкость и сопротивление,
заряд на конденсаторе не достигает своего конечного значения
сразу, но приближается к этому значению в том же
путь, как и ток в цепи, содержащей
индуктивность и сопротивление.

В цепи рис.11, содержащей сопротивление R,
емкости C и источника ЭДС E, пусть q представляет собой
заряд на конденсаторе в определенный момент после
переключатель S замкнут, и пусть я будет током в цепи
в тот момент.Тогда сумма заряда на
конденсатор в некоторый последующий момент времени t равен

ole25.gif

где Q = C E.

Проба

График уравнения показан на рис. 12 (а). Постоянная времени схемы равна RC.

Формула выписки. Если конденсатор изначально заряжен, а затем разряжен через
сопротивление R, заряд уменьшается со временем согласно

ole26.gif

График представлен на рис.12 (б).

ole27.gif

Электрические колебания в цепи L-C. На рис. 13 (а) показана схема, содержащая заряженный
конденсатор C, катушка индуктивности L с незначительным сопротивлением и переключатель S. Теперь рассмотрим
колебательное поведение, которое возникает, когда конденсатор разряжается при замыкании переключателя. В
в момент включения переключателя,
конденсатор начинает разряжаться
через индуктор. Как это
разряды, магнитное поле создается
вверх в индукторе и хранится
вверх энергия конденсатора
перенесен на индуктор.когда
он полностью разряжен,
разность потенциалов между его
Терминалы снизились до нуля.
См. Рис. 13 (b). Магнитный
поле индуктора теперь начинается
уменьшаясь, вызывая ЭДС в
индуктор в том же направлении, что и
электрический ток. Электрический ток
следовательно сохраняется, но с
уменьшение величины, пока
магнитное поле исчезло
и конденсатор был заряжен в направлении, противоположном его первоначальной полярности, как показано на рис.
13 (с). Теперь процесс повторяется в обратном направлении и при отсутствии энергии.
потери заряды на конденсаторе будут бесконечно колебаться вперед и назад.

Частота электрических колебаний цепи, содержащей индуктивность и емкость.
только может быть вычислена точно так же, как частота колебаний тела массы
м подвешен на пружине с силовой постоянной k. Частота колебаний тела на
весна

ole28.gif

, а частота электрических колебаний —

.

ole29.gif

Эта частота называется естественной.
частота цепи L-C.

В этой проблеме и во многих
проблемы в физике есть сильная
параллелизм между

ole30.gif

механический
системы, акустические системы и
электрические системы в разных
проблемы сводятся к тому же набору
дифференциальные уравнения и
решения те же, за исключением
значения переменных. Так как
этого параллелизма, иногда
можно решить сложную
механическая или акустическая проблема
настройка аналогичных электрических
схемы и измерительные токи и
напряжения, соответствующие
желаемый механический и акустический
Неизвестные.

С точки зрения энергетики
колебания вышеуказанного контура LC
состоят из передачи энергии обратно
и вперед от электрического поля
конденсатор на магнитное поле
индуктор, с полной энергией
связанный с оставшейся схемой
постоянная; аналогичный феномен
к передаче энергии в
колебательная механическая система из
кинетический к потенциалу и наоборот.

Энергия конденсатора при любом
момент составляет ½ (q 2 / C), а индуктора ½ Li 2 .Следовательно,

ole31.gif

где q an i — мгновенное значение, а Q и I — максимальный заряд и ток,
соответственно.

Эффект сопротивления в колебательном контуре состоит в том, чтобы истощить энергию контура и
преобразовать его в тепло. Таким образом, сопротивление играет в электрической цепи ту же роль, что и трение в цепи.
механическая система.

Переменный ток и постоянный ток. Ток, который течет в одном направлении во время
часть цикла и в обратном направлении в течение остальной части цикла называется чередованием
ток.Переменный ток — это тип тока, обычно поставляемый энергетическими компаниями.
Когда ток течет только в одном направлении, это называется постоянным током. Это тип тока
комплектуется сухими элементами и аккумуляторными батареями.

Генератор переменного тока.
Основной принцип работы
генератор переменного тока показан на
Рис. 14 (а). Плотно намотанный прямоугольный
катушка abcd из n витков вращается вокруг оси
OO перпендикулярно униформе
магнитное поле магнитной индукции B.Как ab
и cd катушки abcd прорезают
линии магнитного потока, электрический ток
производится в соответствии с уравнением
2) выше

ole32.gif

17) E = B l v sin θ

, где l — длина ab (или cd) и θ
— угол, на который вектор скорости v
bc составляет с магнитным полем B. См. рис. 15 (b). Катушка намотана на железный цилиндр, называемый
якорь (узел катушка плюс цилиндр также называется якорем).Метод, с помощью которого
электрический ток от катушки передается во внешнюю цепь через контактные кольца и щетки
как показано на рис. 14 (б). Клеммы катушки припаяны к латунным контактным кольцам и щеткам.
состоящие из металлических полос или углеродных блоков, слегка прилегающих к контактным кольцам при их вращении.

ЭДС вращающейся катушки. ЭДС вращающейся катушки равна

.

18) E = E макс. sin 2πft

где

19) E макс. = nBAω

и

E max — максимальная ЭДС

ole33.gif

n —- количество витков в катушке

В — напряженность магнитного поля

А — участок одной петли или витка
катушка [A = lw на рис.14 (а)]

ω — скорость вращения катушки (рад / сек)

f — частота вращения
(оборотов в секунду)

График 18) показан на рис. 16.

_______________________________________________________________________

Вывод формулы. Из рис. 15 (б) видно, что скорость v точки bc (соответствующая
скорость точки c) связана со скоростью вращения ω на

ole34.gif

Таким образом 17) становится

21) E = ½ B l ωw sin θ

, которая представляет собой ЭДС, генерируемую одиночным проводом длиной l, проходящим через магнитное поле B.Поскольку и bc, и ad генерируют ЭДС, и поскольку имеется n витков, 21) становится

22) E = nB l ωw sin θ

Площадь A петли определяется как A = l w, поэтому 22) можно записать

23) E = nB A ω sin θ

Легко показать, что пункт 23) применим к катушке любой формы, вращающейся вокруг оси, перпендикулярной
однородное магнитное поле.

ЭДС максимальна, когда плоскость катушки параллельна полю, и равна нулю, когда она
перпендикулярно полю.Максимальная ЭДС дается

24) E макс. = nBAω

Таким образом 23) можно записать

25) E = E макс sin θ

Если ω постоянна,

26) θ = ωt или θ = 2πft

и

27) E = E max sin ωt = E max sin 2πft

_______________________________________________________________________

Магнето.Самый простой тип генератора переменного тока — тот, который использует
постоянный магнит для создания магнитного поля. См. Рис. 14 (b). Этот тип электрогенератора
называется магнето. Магниты используются для подачи переменного тока для свечей зажигания в
газонокосилки, мотоциклы, подвесные моторы и в некоторых самолетах.

Генераторы переменного тока промышленного назначения. Использование постоянных магнитов ограничивает
количество электроэнергии, которое может быть произведено. Электромагнит может производить гораздо более сильные
поле, чем постоянный магнит.Таким образом, коммерческие генераторы переменного тока используют электромагниты для
производят магнитное поле.

Промышленный генератор переменного тока состоит из трех основных частей:

(1) Полевые электромагниты, создающие магнитные
поле.

(2) Якорь, состоящий из большого количества
катушки изолированного провода.

(3) Контактные кольца и щетки.

ole35.gif

Генератор постоянного тока. Прямая
генератор тока отличается от генератора переменного тока
генератор только в одной детали.Вместо использования скольжения
кольца для передачи тока от катушек к
внешняя цепь, в ней используется разрезное кольцо, называемое
коммутатор. См. Рис. 17. При вращении катушки
щетки перемещаются из одной части разрезного кольца в другую в тот момент, когда текущий
меняет направление, создавая ток, который выглядит
как показано на рис. 18 (а). В современном DC
генераторы якорь состоит из множества катушек
соединены последовательно. Рис. 18 (c) показывает выход
трехкатушечный якорь. Эта арматура имеет два
коллекторные стержни для каждой катушки, всего шесть стержней.Они есть

ole36.gif

расположены так, что каждый набор стержней контактирует с
щетки в течение времени, когда соответствующая катушка
проходя через наибольшее количество линий потока.
Таким образом, катушка 1 на рисунке подает свой выход на
щетки на первые 60 градусов вращения. Тогда это
выключается из цепи, и катушка 2 обеспечивает выход для
следующие 60 градусов и т. д. ЭДС, создаваемая катушкой 1
после того, как он был вырезан, показано на рисунке
пунктирные линии. Используя много катушек, можно получить
довольно постоянное выходное напряжение.

Показан автомобильный генератор в разрезе.
на рис. 19.

Электродвигатель. Основные операционные
Принцип работы электродвигателя основан на одном простом
факт: токоведущий провод в магнитном поле будет
почувствовать боковой выпад с поля. Как
следствие, токоведущая петля в магнитном
поле будет испытывать крутящий момент. Электродвигатель — это
на самом деле просто генератор постоянного тока, работающий в обратном направлении. В генераторе постоянного тока катушка проворачивается через некоторое
механические средства, такие как газовая турбина, и вырабатывается электричество.Однако если кормить
электричество к генератору, это заставит катушку вращаться. Если подавать электричество в постоянный ток
В генераторе, показанном на рис. 17, катушка будет вращаться.

Два типа двигателей постоянного тока. Двигатели постоянного тока могут быть с параллельной обмоткой или с последовательной обмоткой. В двигателе с параллельной обмоткой обмотки полевого магнита и якоря
соединены параллельно, тогда как в двигателе с последовательной обмоткой они соединены последовательно. Два
типы имеют разные эксплуатационные характеристики.Двигатель с шунтовой обмоткой имеет то преимущество, что
На скорость не сильно влияют переменные нагрузки, в то время как на скорость двигателя с последовательным включением. На
с другой стороны, крутящий момент двигателя с последовательным возбуждением при запуске намного больше, чем у шунтирующего двигателя.
двигатель. Серийный двигатель используется, когда двигатель должен запускаться под большой нагрузкой.

Двигатели серии

могут работать как на переменном, так и на постоянном токе. Ток меняется на противоположный
то же время как в поле, так и в арматуре. Двигатели серии используются для вентиляторов, швейных машин,
пылесосы и др.

Принципиальная схема двигателя постоянного тока показана на рис. 20. Якорь А представляет собой цилиндр.
из мягкой стали, установленной на валу, чтобы он мог вращаться и
содержащие продольные пазы, в которые встроены
медные проводники C. Ток передается и
из этих проводников через графитовые щетки
контактируя с сегментированным цилиндром на
вал называется коммутатором.

Ток в обмотках возбуждения F, F устанавливает магнитное поле.
поле, по существу радиальное в зазоре между
их и арматура.Корпус мотора М, М
обеспечивает путь для магнитного поля

Задняя ЭДС мотора. Катушка мотора вращается в
магнитное поле и, следовательно, создает ЭДС
который, по закону Ленца, противоположен впечатленному
эдс. Это называется обратной ЭДС. Эффективное напряжение
которая приводит в движение двигатель, равна разнице
между впечатленной ЭДС и обратной ЭДС. Таким образом, при работе каждый двигатель также
генератор.

Обратная ЭДС двигателя, работающего без нагрузки
будет почти равным впечатляемой ЭДС.Только достаточно
через двигатель протекает ток, преодолевая трение.
Под нагрузкой падает обратная ЭДС и протекает больше тока.
через арматуру, чтобы выдержать нагрузку.

ole37.gif

ole38.gif

Список литературы

1. Сирс, Земанский. Университетская физика

2. Semat, Katz. Физика.

3. Тупой, Меткалф, Брукс. Современная физика.

Больше от SolitaryRoad.ком:

Путь истины и жизни

Божье послание миру

Иисус Христос и Его учение

Мудрые слова

Путь просветления, мудрости и понимания

Путь истинного христианства

Америка, коррумпированная, развратная, бессовестная страна

О целостности и ее отсутствии

Проверка на христианство человека — это то, что он есть

Кто попадет в рай?

Высший человек

О вере и делах

Девяносто пять процентов проблем, которые большинство людей
пришли из личной глупости

Либерализм, социализм и современное государство всеобщего благосостояния

Желание причинить вред, мотивация поведения

Учение:

О современном интеллектуализме

О гомосексуализме

О самодостаточной загородной жизни, усадьбе

Принципы жизни

Актуальные притчи, заповеди,
Котировки.Общие поговорки. Альманах бедного Ричарда.

Америка сбилась с пути

Действительно большие грехи

Теория формирования характера

Моральное извращение

Ты то, что ты ешь

Люди подобны радиотюнерам — выбирают и
слушайте одну длину волны и игнорируйте остальные

Причина черт характера — по Аристотелю

Эти вещи идут вместе

телевидение

Мы то, что мы едим — живем в рамках диеты

Как избежать проблем и неприятностей в жизни

Роль привычки в формировании характера

Истинный христианин

Что такое истинное христианство?

Личные качества истинного христианина

Что определяет характер человека?

Любовь к Богу и любовь к добродетели тесно связаны

Прогулка по одинокой дороге

Интеллектуальное неравенство между людьми и властью
в хороших привычках

Инструменты сатаны.Тактика и уловки дьявола.

Об ответе на ошибки

Настоящая христианская вера

Естественный путь — Неестественный путь

Мудрость, разум и добродетель тесно связаны

Знание — это одно, мудрость — другое

Мои взгляды на христианство в Америке

Самое главное в жизни — понимание

Оценка людей

Мы все примеры — хорошие или плохие

Телевидение — духовный яд

Главный двигатель, который решает, «кто мы»

Откуда берутся наши взгляды, взгляды и ценности?

Грех — серьезное дело.Наказание за это настоящее. Ад реален.

Самостоятельная дисциплина и регламентация

Достижение счастья в жизни — вопрос правильных стратегий

Самодисциплина

Самоконтроль, самообладание, самодисциплина — основа всего в жизни

Мы наши привычки

Что создает моральный облик?


[ Домой ]
[Вверх]
[ Информация ]
[Почта]


.

ЭДС индуцируется в движущемся проводнике. Закон Фарадея. ЭДС движения = ΔΦ

Примеры однородных плоских электромагнитных волн

Examples of Uniform EM Plane Waves
Примеры однородных плоских электромагнитных волн. Напоминание в виде схемы волнового уравнения. Напоминание о взаимосвязи между энергией E и H, переносимой электромагнитными волнами (вектор Пойнтинга). Примеры переноса энергии с помощью электромагнитных волн 1 Связь

Дополнительная информация

Сессия # 3: Решения для домашнего задания

Session #3: Homework Solutions
Сессия № 3: Домашнее задание Задача № 1 С помощью стандартного набора радиоприемника определите максимальную и минимальную длины волн (максимальную и минимальную) для широковещательных передач в (a) диапазоне AM (b) диапазоне FM =, min =; макс. = макс. мин. AM FM 3

Дополнительная информация

10.1 Закон силы Лоренца

10.1 The Lorentz force law
Сотт Хьюз 10 марта 2005 г. Массачусетский технологический институт Отделение физики 8.022 Весна 2004 г. Leture 10: Magneti fore; Поля Магнети; Закон Ампера 10.1 Закон Лоренца До сих пор нас было

человек.

Дополнительная информация

Другой взгляд на гауссовские единицы CGS

Another Look at Gaussian CGS Units
Еще один взгляд на гауссовские единицы CGS, или почему единицы CGS делают вас крутыми Prashanth S.Венкатарам 24 февраля 202 г. Абстрат В этой статье я сравниваю достоинства гауссовских единиц CGS и SI в различных

единицах.

Дополнительная информация

Семестр 2. Обзор заключительного экзамена

Semester 2. Final Exam Review
Семестр 2 Заключительный экзамен Обзор движения и силы Vocab Объект движения изменяет положение относительно контрольной точки. Скорость расстояние, пройденное за определенный период времени. Скорость скорость по направлению. Разгон

Дополнительная информация

Волны Звук и Свет

Waves Sound and Light
Волны, звук и свет r2 c: \ files \ курсы \ 1710 \ spr12 \ wavetrans.doc Рон Робертсон Природа волн Волны — это тип передачи энергии, возникающий в результате периодического возмущения (вибрации). Их

Дополнительная информация

) () () () () () () () (1)

) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) (1)
ПОТОК В ОТКРЫТОМ КАНАЛЕ Поток в открытом канале характеризуется наличием поверхности в газовой фазе, что позволяет жидкости принимать формы и вести себя так, как это невозможно в трубе или другом заполненном трубопроводе. Примеры

Дополнительная информация

Принцип тепловидения

Principle of Thermal Imaging
Раздел 8 Все материалы, температура которых превышает 0 градусов Кельвина (-273 градусов C), излучают инфракрасную энергию.Инфракрасная энергия, излучаемая измеряемым объектом, преобразуется в электрический сигнал с помощью изображения

.

Дополнительная информация

Использование спектрофотометра

Using the Spectrophotometer
Использование спектрофотометра Введение В этом упражнении вы изучите основные принципы спектрофотометрии и серийного разбавления, а также их практическое применение. Вам понадобятся эти навыки для

Дополнительная информация

Дисперсия в оптических волокнах

Dispersion in Optical Fibres
Введение Дисперсия систем оптической связи в оптическом волокне (I) Дисперсия ограничивает доступную полосу пропускания По мере увеличения скорости передачи данных дисперсия становится ритуальной задачей большинства систем Дисперсия

Дополнительная информация

Энергетика.Механическая энергия

Energy. Mechanical Energy
Принципы визуализации I (RAD119) Энергия электромагнитного излучения Определение энергии Способность выполнять работу Определение работы физика Работа = сила x расстояние Сила, действующая на объект на расстоянии

Дополнительная информация

Физика 1230: Свет и цвет

Physics 1230: Light and Color
Physics 1230: Свет и цвет Инструктор: Джозеф Макленнан ТЕМА 3 — Резонанс и генерация света http: // www.colorado.edu/physics/phys1230 Как мы генерируем свет? Как мы обнаруживаем свет? Концепт

Дополнительная информация

Германиевый диод AM Радио

Germanium Diode AM Radio
AM-радио с германиевым диодом LAB 3 3.1 Введение В этом лабораторном упражнении вы создадите радио AM (средневолновое) на основе германиевого диода. В самых ранних радиоприемниках использовались простые схемы диодных детекторов. Диоды

Дополнительная информация

ГЛАВА 2 Энергия и Земля

CHAPTER 2 Energy and Earth
ГЛАВА 2 Энергия и Земля Эта глава посвящена природе энергии и ее взаимодействию с Землей.На этом этапе мы смотрим на энергию в абстрактной форме, но связываем ее с тем, как она влияет на

.

Дополнительная информация

Глава 25 Обзор главы, вопросы и ответы

Ch 25 Chapter Review Q & A s
Глава 25 Обзор главы, вопросы и ответы a. покачивание во времени называется? б. покачивание в пространстве и времени называется? а. вибрация b. волна Какой период у маятника? Период — это время на 1 цикл (вперед и назад)

Дополнительная информация

D.Школа наук о Земле и географии С. Бойда, Кингстонский университет, Великобритания

D.S. Boyd School of Earth Sciences and Geography, Kingston University, U.K.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗНАЧЕНИЯ Школа наук о Земле и географии им. Д.С. Бойда, Кингстонский университет, Великобритания Ключевые слова: Дистанционное зондирование, электромагнитное излучение, длины волн, цель, атмосфера, датчик,

Дополнительная информация

Часть I Специальная теория относительности

Part I Special Relativity
Часть I Особая теория относительности G.В. Гиббонс, D.A.M.T.P., Кембриджский университет, Уилберфор-роуд, Кембридж CB3 0WA, Великобритания, 14 февраля 2008 г. Взгляды на спа и время, которые я хочу отложить, прежде чем вы начнете

Дополнительная информация

Электромагнитный спектр

The Electromagnetic Spectrum
ВВЕДЕНИЕ Электромагнитный спектр I. Что такое электромагнитное излучение и электромагнитный спектр? Что имеют свет, рентгеновские лучи, тепловое излучение, микроволны, радиоволны и гамма-излучение

Дополнительная информация

Летний институт Йеркса 2002

Yerkes Summer Institute 2002
Прежде чем мы начнем наши исследования радиоволн, вам следует ознакомиться со следующими материалами о вашем путешествии в Йеркес.Для некоторых из вас это освежителен, но другие могут захотеть потратить больше времени

Дополнительная информация

ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ. q A q T

HEAT CONDUCTION. q A q T
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ Когда в материале существует температурный градиент, тепло течет из области высоких температур в область низких температур. Механизм теплопередачи упоминается как ondution и

Дополнительная информация

pss solidi status Physica M.Трушин *, 1, О. Вывенко **, 2, Т. Мчедлидзе 1, 3, М. Райче 4, М. Киттлер 1, 3

pss solidi status physica M. Trushin *, 1, O. Vyvenko **, 2, T. Mchedlidze 1, 3, M. Reiche 4, and M. Kittler 1, 3
Phys. Status Solidi C 8, No. 4, 1371 1376 (2011) / DOI 10.1002 / pss.201084029 pss www.pss-.om Электронная харатеризация межфазных слоев силионных пластин с помощью светового луча, зависящего от напряжения, и электроники

Дополнительная информация

Преобразования энергии

Energy Transformations
Таблица концепций преобразования энергии Преобразования энергии PS.6: студент будет исследовать и понимать состояния и формы энергии и то, как энергия передается и трансформируется. 1. Энергия — это

Дополнительная информация

MCQ — ЭНЕРГИЯ и КЛИМАТ

MCQ - ENERGY and CLIMATE
1 MCQ — ЭНЕРГИЯ и КЛИМАТ 1. Объем данной массы воды при температуре T 1 равен V 1. Объем увеличивается до V 2 при температуре T 2. Можно рассчитать коэффициент объемного расширения воды

Дополнительная информация

ВОЛНЫ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

WAVES AND ELECTROMAGNETIC RADIATION
ВОЛНЫ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Все волны характеризуются своей длиной, частотой и скоростью.Длина волны (лямбда,): расстояние между любыми двумя последовательными гребнями или впадинами. Частота (ню):

Дополнительная информация

Вывод уравнения Эйнштейна E = mc 2 из классических законов силы

Derivation of Einstein s Equation, E = mc 2, from the Classical Force Laws
Апейрон, т. 14, No. 4, Otober 7 435 Вывод уравнения Эйнштейна, E = m, из классических законов фор Н. Хамдан, А.К. Харири, кафедра физики, Университет Алеппо, Сирия [email protected],

Дополнительная информация

Четверг, 23 мая 2013 г., утро

Thursday 23 May 2013 Morning
ЭТО НОВАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ H Четверг, 23 мая 2013 г. Утро GCSE ДВАДЦАТЬ ПЕРВЫЙ ВЕК НАУКА ФИЗИКА A A181 / 02 Модули P1 P2 P3 (высший уровень) * A137270613 * Кандидаты отвечают на вопросы.Калькулятор

Дополнительная информация

Physics 25 Exam 3 3 ноября 2009 г.

Physics 25 Exam 3 November 3, 2009
1. По длинному прямому проводу проходит ток I. Если магнитное поле на расстоянии d от провода имеет величину B, то какой будет величина магнитного поля на расстоянии d / 3 от провода, равная

.

Дополнительная информация

Глава 2: Формы энергии

Chapter 2: Forms of Energy
Глава 2: Формы энергетических целей периода 2 Раздел 2.1: Для описания форм энергии Раздел 2.2: Для иллюстрации преобразований из одной формы энергии в другую Раздел 2.3 Для описания накопителя энергии

Дополнительная информация

ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭКЗАМЕН IV P202 ВЕСНА 2004 г.

PRACTICE EXAM IV P202 SPRING 2004
ПРАКТИЧЕСКИЙ ЭКЗАМЕН IV P202 ВЕСНА 2004 1. В двух отдельных экспериментах с двумя щелями на экране наблюдается интерференционная картина. В первом эксперименте используется фиолетовый свет (λ = 754 нм) и свет второго порядка

Дополнительная информация

,

% PDF-1.3
%
2369 0 obj>
endobj

Xref
2369 83
0000000016 00000 н.
0000003361 00000 н.
0000001999 00000 н.
0000003620 00000 н.
0000003969 00000 н.
0000004258 00000 п.
0000004408 00000 п.
0000004553 00000 н.
0000004699 00000 н.
0000004850 00000 н.
0000005001 00000 н.
0000005152 00000 н.
0000005302 00000 н.
0000005453 00000 п.
0000005604 00000 п.
0000005755 00000 н.
0000005906 00000 н.
0000006052 00000 н.
0000006198 00000 н.
0000006344 00000 п.
0000006490 00000 н.
0000006636 00000 н.
0000006782 00000 н.
0000006933 00000 п.
0000007084 00000 н.
0000007230 00000 н.
0000007376 00000 н.
0000007522 00000 н.
0000007667 00000 н.
0000007813 00000 п.
0000007959 00000 н.
0000008105 00000 н.
0000008250 00000 н.
0000008396 00000 н.
0000008542 00000 н.
0000008687 00000 н.
0000009242 00000 н.
0000009757 00000 н.
0000009916 00000 н.
0000010157 00000 п.
0000010404 00000 п.
0000010482 00000 п.
0000010716 00000 п.
0000011274 00000 п.
0000011701 00000 п.
0000012236 00000 п.
0000012688 00000 п.
0000013155 00000 п.
0000013608 00000 п.
0000013750 00000 п.
0000013796 00000 п.
0000014295 00000 п.
0000014814 00000 п.
0000014867 00000 п.
0000014920 00000 п.
0000014974 00000 п.
0000015028 00000 п.
0000015082 00000 п.
0000015136 00000 п.
0000015189 00000 п.
0000015243 00000 п.
0000015297 00000 п.
0000015351 00000 п.
0000015405 00000 п.
0000015459 00000 п.
0000015513 00000 п.
0000015567 00000 п.
0000015621 00000 п.
0000015675 00000 п.
0000015729 00000 п.
0000015783 00000 п.
0000015836 00000 п.
0000015889 00000 п.
0000015943 00000 п.
0000015997 00000 п.
0000016051 00000 п.
0000016105 00000 п.
0000016159 00000 п.
0000016214 00000 п.
0000016269 00000 п.
0000016324 00000 п.
0000016379 00000 п.
0000003140 00000 н.
прицеп
] >>
startxref
0
%% EOF

2371 0 obj> поток
xb«b` \ AX, x88yX84)% V k! J] @ = 7N0FX20XvS?, W ~ JVLu2b8foHZ02hfZ * = mSH ृ Yg’nkJc ݪ i} nS ~ q \ Pqv ׶ u 1 ۾ ޚ 涭 R; L 䊞 F /: 7U ^ YO {OŰEwwWAEL} я @ ŎukWwtU˾e8Z9Q`әWFξ} д H07h / X ^ 7г.5ZR kC: rcblKGaiOW

.

Принцип работы асинхронного двигателя

Двигатель, работающий по принципу электромагнитной индукции, известен как асинхронный двигатель. Электромагнитная индукция — это явление, при котором электродвижущая сила индуцируется через электрический проводник, когда он находится во вращающемся магнитном поле.

Статор и ротор — две важные части двигателя. Статор является неподвижной частью, и он несет перекрывающиеся обмотки, в то время как ротор несет основную обмотку или обмотку возбуждения.Обмотки статора равномерно смещены друг от друга на угол 120 °.

Асинхронный двигатель — это двигатель с одним возбуждением, то есть питание подается только на одну часть, то есть на статор. Термин возбуждение означает процесс создания магнитного поля на частях двигателя.

Когда на статор подается трехфазное питание, на нем создается вращающееся магнитное поле. На рисунке ниже показано вращающееся магнитное поле, созданное в статоре.

working-principle-of-induction-motor Считайте, что вращающееся магнитное поле индуцирует против часовой стрелки.Вращающееся магнитное поле имеет подвижные полярности. Полярность магнитного поля варьируется в зависимости от положительного и отрицательного полупериода питания. Изменение полярности заставляет магнитное поле вращаться.

Проводники ротора неподвижны. Этот неподвижный проводник отсекает вращающееся магнитное поле статора, и из-за электромагнитной индукции в роторе индуцируется ЭДС. Эта ЭДС известна как ЭДС, индуцированная ротором, и возникает из-за явления электромагнитной индукции.

Проводники ротора закорачиваются либо концевыми кольцами, либо с помощью внешнего сопротивления. Относительное движение между вращающимся магнитным полем и проводником ротора индуцирует ток в проводниках ротора. Когда ток течет по проводнику, на нем наводится магнитный поток. Направление потока ротора такое же, как и направление тока ротора.

Теперь у нас есть два потока: один из-за ротора, а другой из-за статора. Эти потоки взаимодействуют друг с другом.На одном конце проводника потоки компенсируют друг друга, а на другом конце плотность потока очень высока. Таким образом, поток высокой плотности пытается подтолкнуть проводник ротора к области потока низкой плотности. Это явление вызывает крутящий момент на проводнике, и этот крутящий момент известен как электромагнитный крутящий момент.

Направление электромагнитного момента и вращающегося магнитного поля одинаковое. Таким образом, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле.

Скорость ротора всегда меньше вращающегося магнитного поля или синхронной скорости. Ротор пытается бежать со скоростью ротора, но всегда ускользает. Таким образом, двигатель никогда не работает со скоростью вращающегося магнитного поля, и по этой причине асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель.

Почему ротор никогда не работает с синхронной скоростью?

Если скорость ротора равна синхронной скорости, относительного движения между вращающимся магнитным полем статора и проводниками ротора не происходит.Таким образом, на проводнике не наводится ЭДС, и на нем возникает нулевой ток. Без тока крутящий момент также не создается.

По вышеуказанным причинам ротор никогда не вращается с синхронной скоростью. Скорость ротора всегда меньше скорости вращающегося магнитного поля.

В качестве альтернативы принцип работы асинхронного двигателя также можно объяснить следующим образом.

Давайте разберемся в этом, рассмотрев единственный проводник на неподвижном роторе.Этот проводник отсекает вращающееся магнитное поле статора. Учтите, что вращающееся магнитное поле вращается по часовой стрелке. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в проводнике возникает ЭДС.

production-of-torque Когда цепь ротора замыкается внешним сопротивлением или концевым кольцом, ротор индуцирует ЭДС, которая вызывает ток в цепи. Направление индукционного тока ротора противоположно направлению вращающегося магнитного поля. Ток ротора индуцирует магнитный поток в роторе.Направление потока ротора такое же, как и у тока.

Working-principle-of-induction-motor-fig-3 Взаимодействие потоков ротора и статора создает силу, которая действует на проводники ротора. Сила действует на ротор по касательной и, следовательно, вызывает крутящий момент. Крутящий момент толкает проводники ротора, и таким образом ротор начинает двигаться в направлении вращающегося магнитного поля. Ротор начинает движение без какой-либо дополнительной системы возбуждения, поэтому двигатель называется самозапускаемым.

production-of-torque-2 Работа двигателя зависит от напряжения, индуцированного на роторе, поэтому он называется асинхронным двигателем.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о