Уравнение магнитного состояния

Электронный микроскоп

Поляризационный и интерференционный микроскопы.

В поляризиционных и интерференционных микроскопах используют волновые свойства света для улучшения контраста рассматриваемых прозрачных структур.

В поляризационных микроскопах объект, имеющий произвольную и нерегулярную структуру, освещают поляризованным светом. После прохождения через объект свет поступает в анализатор, установленный под углом 90⁰ к начальной плоскости поляризации. В таком положении в отсутствие объекта или если объект однородный поляризованый свет не проходит через анализатор.

Часто объект содержит структуры, показатели преломления которых зависят от направления светового луча и направления напряженности электрического поля. Например, A-диски в саркомерах поперечно-полосатых мышц. При попадании на них поляризованного света плоскость его поляризации поворачивается, и свет частично проходит через анализатор.

В интерференционном микроскопе освещающий объект свет разделяется на два луча. Один луч проходит через объект, имеющий структуры с различными показателями преломления. Второй луч не проходит через объект, направляясь в объектив. После прохождения первого луча через объект, возникает разность фаз между двумя лучами. При соединении лучей в окулярной части прибора между ними происходит интерференция, и формируется интерференционная картина, представляющая собой области различных интенсивностей света. Таким образом, многие структуры прозрачного объекта, обладающие различными показателями преломления, становятся видимыми.

Как было упомянуто выше, разрешение светового микроскопа ограничено величиной длины волны света. Значительно большее разрешение можно достигнуть заменой света на поток электронов. Хотя электроны являются частицами, они также обладают волновыми свойствами. В электронных микроскопах электроны, полученные термоэмиссией, направляются и ускоряются разностью электрических потенциалов и фокусируются магнитными линзами. Длина волны, полученная с помощью электронов, ускоренных разностью потенциалов 50 кВ, в 5-10 меньше длин волн видимого света. На практике разрешение электронного микроскопа почти в 1000 раз превышает предельное разрешение светового микроскопа.

Изменение магнитного потока в сердечнике трансформатора одно­значно определяется приложенным к трансформатору напряжением U₁, что следует из уравнения:

(1)

При синусоидальном напряжении U₁ магнитный поток также из­меняется по синусоидальному закону.

В свою очередь магнитный поток Ф(t) определяет величину на­пряженности поля Н(t) в сердечнике для каждого момента времени, так как эти две величины связаны между собой параметрической за­висимостью В(Н), которая графически выражается динамической пет­лей перемагничивания.

С другой стороны, напряженность магнитного поля H(t) связана по закону полного тока с намагничивающими силами первичной и вторичной обмоток трансформатора:

(2)

где l_с — длина средней магнитной линии сердечника.

Следовательно, при заданном законе изменения напряжения на первичной обмотке U₁ сумма намагничивающих сил в каждый момент времени должна иметь определенные значения независимо от харак­тера и величины нагрузки трансформатора.

В частности, в режиме холостого хода трансформатора ток i₂ = 0; поток создается только током холостого хода первичной обмотки i_1х и уравнение (2) при­обретает вид:

(3)

Совместное решение уравнений (2) и (3) позволяет получить основное уравнение намагничивающих сил трансформатора:

(4)

Тогда

(5)

(6)

(7)

Согласно выше изложенному ток первичной обмотки i₁ при нагрузке имеет две составляющие: i_1х и i₂^' Составляющая i_1х создает магнит­ный поток сердечника, составляющая i₂^' компенсирует воздействие на поток сердечника н.с вторичной обмотки. Поэтому поток в сер­дечнике при любой нагрузке сохраняется таким же, как и при холостом ходе.

Схема замещения и приведенный трансформатор

В общем случае параметры первичной обмотки трансформа­тора отличаются от параметров вторичной обмотки. Эта разница наиболее ощутима при больших коэффициентах трансформации, что затрудняет расчеты и построение векторных диаграмм, так как в этом случае векторы электрических величин первичной обмотки значительно отличаются по своей длине от одноименных векторов вторичной обмотки. Указанные затруднения устраняются приве­дением всех параметров трансформатора к одинаковому числу витков, обычно к числу витков первичной обмотки w₁. С этой це­лью все величины, характеризующие вторичную цепь трансфор­матора, — ЭДС, напряжение, ток и сопротивления — пересчиты­вают на число витков w\ первичной обмотки.

Таким образом, вместо реального трансформатора с коэффи­циентом трансформации k = w₁/ w₂ получают эквивалентный трансформатор с k = w₁/ w₂^' = 1, где w₂^' = w₁. Такой трансформатор называют приведенным. Однако приведение вторичных парамет­ров трансформатора не должно отразиться на его энергетических показателях: все мощности и фазовые сдвиги во вторичной обмот­ке приведенного трансформатора должны остаться такими, как и в реальном трансформаторе.

Уравнения напряжений и токов для приведенного трансфор­матора имеют вид:

Эти уравнения устанавливают аналитическую связь между па­раметрами трансформатора во всем диапазоне нагрузок от режима х.х. до номинальной.

Схемы замещения применяют при расчетах электрических цепей, в которых трансформатор является связующим звеном отдельных цепей. При этом в расчетной схеме магнитная связь между первичным и вторичным цепями заменяется электрической, что значительно упрощает анализ всей цепи. Если электрически связать первичную обмотку и цепь нагрузки трансформатора, отключив нагрузку от вторичной обмотки, то напряжение на нагрузке изменится и станет равным напряжению U₁.

Эквивалентная схема и схема замещения приведенного трансформатора

Схема замещения при­веденного трансформатора удовлетворяет всем урав­нениям ЭДС и токов при­веденного трансформатора (1.34) и представляет со­бой совокупность трех ветвей:

первичной — со­противлением

и током;

намагничи­вающей — сопротивлени­ем

и током: I₀

вторичной — с двумя сопротивлениями:

вторичной ветви:

нагрузки:

и током: - I₂^'.

Параметры ветви намагничивания Z_m=r_m + jx_m определяются током х.х. Наличие в этой ветви активной составляющей г_т обу­словлено магнитными потерями в трансформаторе.

Все параметры схемы замещения, за исключением Z'_н явля­ются постоянными для данного трансформатора и могут быть оп­ределены из опыта х.х. и опыта к.з.

Дата добавления: 2014-01-04