47183

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца. Генератор переменного тока.Токи Фуко

Доклад

Физика

Генератор переменного тока.Токи Фуко Явление электромагнитной индукции состоит в том что при изменении магнитного потока через поверхность ограниченную проводящим контуром в последнем возбуждается электродвижущая сила εͥͥͥͥͥͥͥ. Согласно закону Ленца индукционный ток всегда имеет такое направление что его магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока. Величина εͥͥͥͥͥͥͥ определяется законом ФарадеяЛенца и не зависит от способа которым осуществляется изменение потока.

Русский

2013-11-28

76 KB

8 чел.

Вопрос №8.

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца. Генератор переменного тока.Токи Фуко

Явление электромагнитной индукции состоит в том, что при изменении магнитного потока через поверхность ограниченную проводящим контуром, в последнем возбуждается электродвижущая сила εͥͥͥͥͥͥͥ.Если контур замкнутый, то под действием этой ЭДС в нем возникает электрический ток, называемый индукционным. Согласно закону Ленца, индукционный ток всегда имеет такое направление, что его магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока. Магнитный поток

(где В-магнитная индукция; S- площадь контура, α- угол между вектором Β и нормалью поверхностью контура), пронизывающий поверхность, ограниченную контуром, может изменяться по ряду причин: за счет изменения геометрии контура и его расположения в магнитном поле, вследствие зависимости магнитной индукции от времени, а так же благодаря совместному действию этих факторов. Величина εͥͥͥͥͥͥͥ определяется законом Фарадея-Ленца и не зависит от способа, которым осуществляется изменение потока. Закон Фарадея-Ленца гласит: электродвижущая сила индукции εͥͥͥͥͥͥͥ, возникающая в контуре, численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную этим контуром: 

Согласно закону Ленца, величину εͥͥͥͥͥͥͥ ,считают положительной, если магнитной момент

Соответствующего ей индукционного тока образует острый угол с линиями магнитной индукции поля, которое возбуждает индукционный ток I. И εͥͥͥͥͥͥͥ  считают отрицательной, если угол тупой.

Генератор переменного тока (альтернатор) является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

Токи Фуко возникают под воздействием переменного электромагнитного поля и по физической природе ничем не отличаются от индукционных токов, возникающих в линейных проводах. Они вихревые, то есть замкнуты в кольца. Электрическое сопротивление массивного проводника мало, поэтому токи Фуко достигают очень большой силы. В соответствии с правилом Ленца они выбирают внутри проводника такое направление и путь, чтобы противиться причине, вызывающей их. Поэтому движущиеся в сильном магнитном поле хорошие проводники испытывают сильное торможение, обусловленное взаимодействием токов Фуко с магнитным полем. Это свойство используется для демпфирования подвижных частей гальванометров, сейсмографов и т. п., а также в некоторых конструкциях поездов, для торможения.

Вопрос №9

Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность длинного соленоида и тороида.

Самоиндукция — это явление возникновения ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении протекающего через контур тока. При изменении тока в контуре пропорционально меняется и магнитный поток через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение этого магнитного потока, в силу закона электромагнитной индукции, приводит к возбуждению в этом контуре индуктивной ЭДС — это явление и называется самоиндукцией. Направление ЭДС самоиндукции всегда оказывается таким, что при возрастании тока в цепи ЭДС самоиндукции препятствует этому возрастанию (направлена против тока), а при убывании тока — убыванию (сонаправлена с током). Этим свойством ЭДС самоиндукции сходна с силой инерции.Величина ЭДС самоиндукции пропорциональна скорости изменения силы тока :

.

Коэффициент пропорциональности  называется коэффициентом самоиндукции или индуктивностью контура (катушки). Индукти́вность (или коэффициент самоиндукции) — коэффициент пропорциональности между электрическим током, текущим в каком-либо замкнутом контуре, и магнитным потоком, создаваемым этим током через поверхность[1], краем которой является этот контур.

В формуле

 — магнитный поток,  — ток в контуре,  — индуктивность..Нередко говорят об индуктивности прямого длинного провода. В этом случае и других (особенно - в не отвечающих квазистационарному приближению) случаях, когда замкнутый контур непросто адекватно и однозначно указать, приведенное выше определение требует особых уточнений; отчасти полезным для этого оказывается подход (упоминаемый ниже), связывающий индуктивность с энергией магнитного поля. Через индуктивность выражается ЭДС самоиндукции в контуре, возникающая при изменении в нём тока:

.Из этой формулы следует, что индуктивность численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в контуре при изменении силы тока на 1 А за 1 с.

При заданной силе тока индуктивность определяет энергию магнитного поля, создаваемого этим током:

.Практически участки цепи со значительной индуктивностью выполняют в виде катушек индуктивности. Элементами малой индуктивности (применяемыми для больших рабочих частот) могут быть одиночные (в том числе и неполные) витки или даже прямые проводники; при высоких рабочих частотах необходимо учитывать индуктивность всех проводников.

Для имитации индуктивности, т.е. ЭДС на элементе, пропорциональной и противоположной по знаку скорости изменения тока через этот элемент, в электронике используются и устройства, не основанные на электромагнитной индукции ( такому элементу можно приписать определенную эффективную индуктивность, используемую в расчетах полностью (хотя вообще говоря с определенными ограничивающими условиями) аналогично тому, как используется обычная индуктивно. Соленоид — длинная, тонкая катушка, то есть катушка, длина которой намного больше, чем её диаметр (также в дальнейших выкладках здесь подразумевается, что толщина обмотки намного меньше, чем диаметр катушки). При этих условиях и без использования магнитного материала плотность магнитного потока  внутри катушки является фактически постоянной и (приближенно) равна

где   магнитная постоянная,  − число витков,  − ток и  − длина катушки. Пренебрегая краевыми эффектами на концах соленоида, получим, что потокосцепление через катушку равно плотности потока , умноженному на площадь поперечного сечения  и число витков 

Для тороидальной катушки, намотанной на сердечнике из материала с большой магнитной проницаемостью, можно приближенно пользоваться формулой для бесконечного прямого соленоида

где  - оценка длины соленоида ( - большой радиус тора).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

85858. Рассчитать и спроектировать привод 1.19 MB
  Разрабатываемый привод состоит из двигателя, одноступенчатого редуктора с цилиндрической косозубой передачей, цепной передачи, компенсирующей муфты упругой втулочно-пальцевой, соединяющей редуктор с двигателем. В проектируемом приводе вращение от электродвигателя передается ведущему валу редуктора и далее на конвейер.
85859. Аналіз впливу галузевих особливостей на фінанси суб’єктів господарювання 467.5 KB
  Галузеві особливості структури підприємства. Аналіз фінансових результатів ТОВ Рубікон з позицій впливу на фінансовий стан підприємства. Досконалість методологічної та організаційної моделі обліку та аналізу собівартості впливає на ефективність господарської діяльності промислового підприємства.
85861. Разработка проекта системы наземного телевизионного вещания на территории Алексеевского района Белгородской области 9.69 MB
  Наиболее эффективным путем обеспечения удовлетворительного качества приема являются: выбор оптимального места установки приемной антенны и типа антенной системы; применение других способов подачи телевизионных программ радиорелейные линии волоконно-оптические линии связи спутниковые...
85863. Разработка проекта системы наземного телевизионного вещания на территории посёлка «Дубовое» Белгородской области 5.36 MB
  Основной целью развития телерадиовещания до 2015 года является обеспечение населения многоканальным вещанием с гарантированным предоставлением обязательных общедоступных телевизионных каналов и радиоканалов заданного качества, что позволит государству реализовать функции по обеспечению...
85865. Эффективное решение по ремонту и техническому обслуживанию оборудования с минимальными затратами для предприятия 243.35 KB
  Роль механика на современном деревообрабатывающем предприятии разнообразна и чрезвычайно ответственна требует отличного знания технологического оборудования его возможностей умения квалифицированно разрабатывать систему технического обслуживания и ремонта и своевременно реализовывать ее. Кроме ремонта существующего оборудования механику необходимо выполнять и множество других задач: совершенствовать конструкции машин модернизировать их разрабатывать нестандартное оборудование средства механизации и автоматизации разбираться в...