Обертання рамки в магнітному полі

Явище електромагнітної індукції використовується для перетворення механічної енергії й енергії електричного струму в генераторах

Рамка площею S обертається в однорідному магнітному полі

()рівномірно з постійною кутовою швидкістю ω.

α = ω t.

Тоді

При sin ω t= 1

і

Т.як частота мережі , то для збільшення потрібно збільшувати В и S. В можна побільшати, застосовуючи потужні постійні магніти, або в електромагнітах пропускати більші струми. Сердечник електромагніту вибирають із більшим µ. Для збільшення S використовують багато виткові обмотки.

Якщо через рамку, поміщену в магнітному полі, пропускати електричний струм, то на неї буде діяти обертаючий момент

ірамка почне обертатися. На цьому принципі заснована робота електродвигунів, призначених для перетворення електричної енергії в механічну.

§3 Струми Фуко.

Індукційні струми можуть збуджуватися й у суцільних масивних провідниках. У цьому випадку їх називають струмами Фуко або вихровими струмами. Електричний опір масивного провідника мало, тому струми Фуко можуть досягати дуже великої сили.

Струми Фуко, як і індукційні струми в лінійних провідниках, підкоряються правилу Ленца: їх магнітне поле спрямоване так, щоб протидіяти зміні магнітного поля, индуцирующего вихрові струми. Що тому рухаються в сильному магнітному полі гарні провідники випробовують сильне гальмування, обумовлене взаємодією струмів Фуко з магнітним полем. Це використовують для демпфірування (заспокоєння) рухливих частин гальванометрів, сейсмографів і т.п. Теплова дія струмів Фуко використовується в індукційних плавильних печах.

Для зменшення струмів Фуко сердечники трансформаторів роблять із окремих пластин і пластини перпендикулярні струмам Фуко.

Внаслідок виникнення вихрових струмів швидкозмінний струм нерівномірно розподілений по перетину проведення - він витісняється на поверхню провідника - скін-ефект. Тому на високих частотах використовують порожні проведення.

§4 Індуктивність контуру.

Самоіндукція

У кожному разі, коли по контуру протікає електричний струм, створюється магнітне поле. При цьому завжди є магнітний потік Ф, що проходить через поверхню, обмежену розглянутим контуром. Будь-яка зміна сили струму в контурі приводить до зміни магнітного поля, зчепленого з контуром, а це у свою чергу викликає поява індукційного струму. Це явище одержало назву явища самоіндукції: виникнення ЭДС індукції в провіднику при зміні в ньому струму.

Із закону Био-Савара-Лапласа випливає

т.т. магнітний потік, зчеплений з контуром, пропорційний току I у контурі

Ф= LI.

[ L ] = Гн (Генри). 1 Гн - індуктивність такого контуру, магнітний потік самоіндукції якого при струмі 1 А рівний 1 Вб

Розрахуємо індуктивність L соленоїда:

магнітна індукція В соленоїда

т.т. індуктивність залежить від геометричних розмірів соленоїда(),числа витків і магнітної проникності сердечника соленоїда. Тому можна сказати, що індуктивність L аналог ємності Звідокремленого провідника, яка також залежить від геометричних розмірів, від форми й діелектричної проникності середовища.

Застосовуючи до явища самоіндукції закон Фарадея, одержимо, що ЕРС самоіндукції

Якщо L = const

де знак мінус, обумовлений правилом Ленца, показує, що наявність індуктивності в контурі приводить до вповільнення зміни струму в ньому.. Якщо струм згодом зростає, то , і т.т. струм самоіндукції спрямований назустріч току, обумовленому зовнішнім джерелом і гальмує його зростання. Якщострум згодом убуває, то і т.т. індукційний струм має той же напрямок, що і струм у контурі, що убуває, і сповільнює його убування. Отже, контур, що володіє індуктивністю, має електричну інертність, що полягає в тому, що будь-яка зміна струму гальмується, тем сильніше, чим більше індуктивність контуру.

Дата добавления: 2015-05-23