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

50226. Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної гратки 170.5 KB
  При цьому кут між напрямком зору на нульовий максимум і максимум довільного порядку дорівнює куту дифракції який забезпечує умову ; . 2 З аналізу останнього співвідношення випливає що різним довжинам хвиль у максимумі одного порядку відповідають різні значення кута дифракції. Тому на...
50227. Вивчення обертання площини поляризації світла І визначення концентрації цукру в розчині 830 KB
  Обертання площини поляризації світла оптично прозорими речовинами Прилади і обладнання Цукрометр типу СУ4 набір трубок з розчинами цукру різних концентрацій соленоїд випрямляч струму типу ВС24М Теоретичні відомості та опис установки В даній лабораторній роботі для вивчення явища обертання площини поляризації світла використовується цукрометр типу СУ4. Відлік значень кута обертання площини поляризації світла здійснюється за шкалою і ноніусом.
50228. Статистика. Предмет и методы статистики 946.26 KB
  Статистика - общественная наука, изучающая количественную сторону качественно определенных массовых социально-экономических явлений и процессов, их структуру и распределение, размещение в пространстве, движение во времени, выявляя действующие количественные зависимости, тенденции и закономерности в конкретных условиях, месте и времени.
50229. Експериментально визначити випромінювальну здатність вольфраму 158 KB
  Прилади і матеріали Оптичний пірометр із зникаючою ниткою електрична лампочка розжарення регулятор напруги ватметр блок живлення пірометра акумуляторна батарея Теоретичні відомості та опис установки Абсолютно чорні тіла є ідеалізацією реальних тіл. Дійсна температура повязана з яскравісною температурою Тя співвідношенням: 3 де ; =045 для вольфраму в області температур 10001500 0С ln045=08;...
50230. Эволюция Северной Атлантики 9.41 MB
  Прежде чем переходить непосредственно к исследованию конкретных этапов палеогеографического развития Северной Атлантики и сопряжённым с ними событиям необходимо провести чёткую демаркацию границ исследуемой территории, тем самым задав ту предметную область, рамках которой пойдёт дальнейшее повествование.
50231. ИЗУЧЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА ОТ ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ 249.5 KB
  Явление дифракции света как и интерференции интерференция волн взаимное усиление или ослабление двух или более волн при их наложении друг на друга при одновременном распространении в пространстве связано с перераспределением энергии волн или интенсивности светового потока пропорциональной энергии волны в пространстве. Следовательно и при дифракции перераспределение интенсивности возникает вследствие интерференции множества элементарных Большое практическое значение имеет дифракция света при падении его на дифракционную решетку....
50232. Вивчення зовнішнього фотоефекту та визначення сталої Планка 253.5 KB
  Прилади і матеріали Вакуумний фотоелемент вольтметр мікроамперметр джерело регульованої постійної напруги набір світлофільтрів Теоретичні відомості та опис установки Схематично установка для дослідження зовнішнього фотоефекту наведена на рис. Визначити роботи виходу електрона з фотокатода сталу Планка та âчервонуâ межу фотоефекту Із графіків залежності визначити значення затримуючої напруги для різних частот випромінювання. Визначити âчервонуâ межу фотоефекту як відрізок що відтинається графіком...
50233. Вивчення спектральних характеристик фотоелементів 505 KB
  Прилади й обладнання Монохроматор типу УМ2 напівпровідниковий селеновий та вакуумний фотоелементи гальванометр джерело світла Опис установки Експериментальна установка для вивчення спектральних характеристик фотоелементів зібрана на базі монохроматора типу УМ2. 1 схематично вказані основні елементи установки в тому числі які входять і до складу монохроматора вони виділені в окрему групу елементів.1 світло від джерела випромінювання 1 фокусується конденсорною лінзою 3 на вхідній щілині 5 монохроматора і пройшовши через обєктив...
50234. Вивчення серіальних закономірностей в спектрі випромінювання водню і визначення сталої Планка 428.5 KB
  Найбільш вивченим є спектр атома водню. Частоти випромінювання атома водню можна описати узагальненою формулою Бальмера у вигляді 4.4: 1 де частота випромінювання атома водню при його переході з го енергетичного рівня на й енергетичний рівень...