Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Вращение рамки в однородном магнитном поле

Гармоническая функция

Гармонической называется функция, которая изменяется по закону синуса или косинуса:

x = Acos(ωt+α0) x = Asin(ωt+α0)

A – амплитуда – максимальное отклонение изменяющейся величины от положения равновесия

(ωt+α0) – фаза α

α0 – начальная фаза – значение фазы в момент времени =0

ω – циклическая частота или угловая скорость

ν=ω/2π - частота- число колебаний в единицу времени

Т – период Т=1/ν = 2π/ ω – время одного полного колебания

Фаза α и период Т связаны соотношением: α =(ωt+α0) = (2πt/Т+ α0)

 
 

 


Поместим рамку в однородное магнитное поле

перпендикулярно силовым линиям и начнем

вращать ее с постоянной угловой скоростью ω.

 

 

 
 

 


В начальный момент времени

нормаль к плоскости рамки параллельна

силовым линиям. Начальная фаза α = α0 =0.

 

 

 
 

 


Через время t рамка повернется на угол α.

На рисунке α - угол между вектором магнитной

индукции и силовыми линиями,изменяется

со временем по закону α=ω t.

 

Магнитный поток через рамку

Ф=BS cosα

α=ω t

Ф=BS cos ω t или Ф= Ф0 cos ω t, где Ф0 = BS – амплитуда магнитного потока.

Поскольку магнитный поток через рамку изменяется со временем, в ней появляется ЭДС индукции. Ее значение определяем по закону электромагнитной индукции как производную от магнитного потока, взятую с обратным знаком:

ei = - Ф/

ei =BS ω sin ω t

ei =e0 sin ω t, где e0 = BSω – амплитуда ЭДС индукции

 

Магнитный поток и ЭДС индукции изменяются по гармоническому закону.

В начальный момент времени (t=0) магнитный поток максимален, ЭДС индукции равна нулю. В рассмотренном примере начальная фазаα0 =0. Получен результат:

Ф= BS cos ω t Ф0 = BS

ei = e0 sin ω t e0 = BS ω

в начальный момент времени (t=0): Ф = Ф0 ei =0

 

Возможно любое другое начальное положение рамки. Например, такое:

 

       
 
   
 


t=0

начальная фаза α0 =π/2

 

 

Положение рамки через время t

угол между нормалью к плоскости рамки и

силовыми линиями (фаза) равен α=ω t + π/2

 

Магнитный поток

Ф=BS cos (ω t + π/2) = -Ф0 sin(ω t), Ф0 = BS

ЭДС индукции ei =-(-BS ω cos ω t) =e0 cos ω t, e0 = BS ω

В начальный момент времени (t=0) магнитный поток равен нулю, ЭДС индукции максимальна: Ф=0, ei = e0.

 


Произвольная начальная фаза – рамка расположена под произвольным углом к силовым линиям.


Ф=BS cos (ω t + α0)

ei =-e0 sin(ω t + α0)

Что такое фаза гармонических колебаний?

Поясним физический смысл понятия «фаза». Рассмотрим для примера случай нулевой начальной фазы α0 =0.

Магнитный поток Ф=BS cos ω t

фаза магнитного потока ω t = 2 πt/T

ЭДС индукции ei =e0 sin ω t

 

Заполните таблицу

 

время фаза cos ω t sin ω t Ф е
        Ф0 0
T/4 π/2       Е0
T/2 π -1   - Ф0  
3T/4 3π/2   -1   - Е0
T     Ф0  

 

 

Построим по точкам данной таблицы графики зависимости магнитного потока и ЭДС от времени и от фазы.

 

       
   
 

 


Вывод: фаза гармонического колебания – физическая величина, которая показывает, какая доля периода колебаний прошла к данному моменту времени.

Под действием переменной ЭДС во внешней цепи появляются периодические изменения силы тока и напряжения, которые называются вынужденными электромагнитными колебаниями. Частота вынужденных колебаний совпадает с частотой изменения внешней ЭДС.

 

Магнит, который создает поле - индуктор

Контур, в котором появляется ЭДС - якорь

Вращающаяся часть - ротор

Неподвижная - статор

В промышленном генераторе вращается электромагнит - индуктор

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Лекция 5. Энергия магнитного поля | Резистор в цепи переменного тока
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-06; Просмотров: 1700; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.017 сек.