Работата на тока е работата на електрическото поле при пренасяне на електрически заряди по протежение на проводника; Работата на тока в участък от веригата е равна на произведението от силата на тока, напрежението и времето, през което е извършена работата. Прилагайки формулата на закона на Ом за секция на веригата, можете да запишете няколко версии на формулата за изчисляване на работата на тока:
A= U*I*t=I2 R*t=U2 /R*t
Според закона за запазване на енергията: работата е равна на промяната на енергията на участъка от веригата, следователно енергията, освободена от проводника, е равна на работата на тока.
(A)=B*A*c=W*s=J; 1kW*h=3 600 000 J
Закон на Джаул-Ленц
Когато токът преминава през проводника, проводникът се нагрява и възниква топлообмен с околната среда, т.е. проводникът отдава топлина на околните тела.
Количеството топлина, отделено от проводник с ток в околната среда, е равно на произведението от квадрата на силата на тока, съпротивлението на проводника и времето, необходимо на тока да премине през проводника.
A=Q=U*I*t=I2 *R*t=U2 /R*t
Изразът е законът на Джаул-Ленц, експериментално установен независимо от J. Joule и E. X. Lenz.:
dQ=UIdt=I2 Rdt=U2 /R*dt.
Магнитно поле - форма на съществуване на материя, заобикаляща движещи се електрически заряди (проводници с ток, постоянни магнити).
Основните свойства на магнитното поле: генерирани от движещи се електрически заряди, проводници с ток, постоянни магнити и променливо електрическо поле; действа със сила върху движещи се електрически заряди, проводници с ток, намагнитни тела; променливото магнитно поле генерира променливо електрическо поле. Правило на гимлет: Ако посоката на транслационното движение на гимлета (винта) съвпада с посоката на тока в проводника, тогава посоката на въртене на дръжката на гимлета съвпада с посоката на вектора на магнитната индукция
Правилото на лявата ръка ви позволява да определите мощността на Ампер, т.е. силата, с която магнитното поле действа върху проводник с ток. Ако лявата ръка е разположена така, че перпендикулярният компонент на вектора на магнитната индукция да влиза в дланта и четирите протегнати пръста са насочени по протежение на тока, тогава палецът, огънат на 90 градуса, ще покаже посоката на силата на ампера.
За разлика от електрическото поле, което действа върху всеки заряд, магнитното поле действа само върху движещи се заредени частици. Оказва се, че силата зависи не само от големината, но и от посоката на скоростта на заряда. Сила на Лоренц Силата, с която магнитното поле действа върху заредена частица, се нарича сила на Лоренц. Опитът показва, че векторът на силата на Лоренц F~ се намира по следния начин. един.
Абсолютната стойност на силата на Лоренц е:
Тук q е абсолютната стойност на заряда, v е скоростта на заряда, B е индукцията на магнитното поле, b е ъгълът между векторите ~v и B~.
Силата на Лоренц е перпендикулярна на двата вектора ~v и B~. С други думи, векторът F~ е перпендикулярен на равнината, в която лежат векторите на скоростта на заряда и индукцията на магнитното поле. Остава да разберем в кое полупространство спрямо дадената равнина е насочена силата на Лоренц.
Взаимната връзка на електрическите и магнитните полета е установена от изключителния английски физик М. Фарадей през 1831 г. Той открива явлението електромагнитна индукция. Състои се в възникването на електрически ток в затворена проводяща верига с промяна във времето на магнитния поток, проникващ във веригата.
Феноменът на електромагнитната индукция е възникването на електрически ток в затворена верига, когато магнитният поток, проникващ във веригата, се промени.
Фарадей изучава явлението електромагнитна индукция с помощта на две телени спирали, изолирани една от друга, навити на дървена намотка. Едната намотка е свързана с галванична батерия, а другата с галванометър, който регистрира слаби токове. В моментите на затваряне и отваряне на веригата на първата спирала стрелката на галванометъра във веригата на втората спирала се отклони.
Опитите на Фарадей.
EMP експериментите на Фарадей могат да бъдат разделени на две серии:
1. възникване на индукционен ток при натискане и издърпване на магнита (намотки с ток);
Обяснение на експеримента: Когато магнит се въведе в намотка, свързана с амперметър, във веригата възниква индукционен ток. При отстраняване също възниква индукционен ток, но в друга посока. Вижда се, че индукционният ток зависи от посоката на движение на магнита и от кой полюс е въведен. Силата на тока зависи от скоростта на магнита.
2. появата на индукционен ток в една намотка при промяна на тока в другата намотка.
Обяснение на експеримента: електрически ток в намотка 2 възниква в моментите на затваряне и отваряне на ключа във веригата на намотка 1. Вижда се, че посоката на тока зависи от това дали веригата на намотка 1 е затворена или отворена , т.е. върху това дали магнитният поток се увеличава (когато веригата е затворена) или намалява (когато веригата е отворена). проникване в 1-вата намотка.
Чрез многобройни експерименти Фарадей установи, че в затворени проводящи вериги електрическият ток възниква само когато те са в променливо магнитно поле, независимо от това как се постига промяната на индукционния поток на магнитното поле във времето.
Токът, който възниква по време на явлението електромагнитна индукция, се нарича индуктивен.
Строго погледнато, когато веригата се движи в магнитно поле, не се генерира определен ток (който зависи от съпротивлението), а определена емф.
Фарадей експериментално установи, че когато магнитният поток се промени в проводяща верига, възниква ЕМП на индукция Eind, равна на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от веригата, взета със знак минус:
Тази формула изразява закона на Фарадей: напр. д.с. индукцията е равна на скоростта на изменение на магнитния поток през повърхността, ограничена от контура.
Знакът минус във формулата отразява правилото на Ленц.
През 1833 г. Ленц експериментално доказва твърдението, което се нарича правило на Ленц: индукционният ток, възбуден в затворена верига, когато магнитният поток се променя, винаги е насочен така, че създаденото от него магнитно поле предотвратява промяна в магнитния поток, която причинява индукционния ток .
С увеличаване на магнитния поток Ф> 0 и eind< 0, т.е. э. д. с. индукции вызывает ток такого направления, при котором его магнитное поле уменьшает магнитный поток через контур.
С намаляване на магнитния поток Ф<0, а еинд >0, т.е. магнитното поле на индуктивния ток увеличава намаляващия магнитен поток през веригата.
Правилото на Ленц има дълбоко физическо значение - то изразява закона за запазване на енергията: ако магнитното поле през веригата се увеличава, тогава токът във веригата е насочен така, че нейното магнитно поле е насочено срещу външното, а ако външното магнитното поле намалява през веригата, тогава токът се насочва така, че неговото магнитно поле поддържа това намаляващо магнитно поле.
ЕДС на индукция зависи от различни причини. Ако веднъж в бобината се натисне силен магнит, а друг път - слаб, тогава показанията на устройството в първия случай ще бъдат по-високи. Те също ще бъдат по-високи, когато магнитът се движи бързо. Във всеки от експериментите, проведени в тази работа, посоката на индукционния ток се определя от правилото на Ленц. Процедурата за определяне на посоката на индуктивния ток е показана на фигурата.
ток на магнитна индукция фарадей
На фигурата силовите линии на магнитното поле на постоянния магнит и линиите на магнитното поле на индукционния ток са означени в синьо. Линиите на магнитното поле винаги са насочени от N към S - от северния полюс към южния полюс на магнита.
Съгласно правилото на Ленц, индуктивният електрически ток в проводника, който възниква при промяна на магнитния поток, е насочен така, че неговото магнитно поле противодейства на промяната в магнитния поток. Следователно в намотката посоката на линиите на магнитното поле е противоположна на силовите линии на постоянния магнит, тъй като магнитът се движи към намотката. Намираме посоката на тока според правилото на гимлета: ако гилбата (с дясната резба) се завинти така, че транслационното му движение да съвпада с посоката на индукционните линии в намотката, тогава посоката на въртене на дръжката на гимлета съвпада с посоката на индукционния ток.
Следователно токът през милиамперметъра протича отляво надясно, както е показано на фигурата с червената стрелка. В случай, че магнитът се отдалечи от намотката, линиите на магнитното поле на индуктивния ток ще съвпаднат по посока със силовите линии на постоянния магнит и токът ще тече отдясно наляво.
Худолей Андрей, Хников Игор
Практическо приложение на явлението електромагнитна индукция.
Изтегли:
Преглед:
За да използвате визуализацията на презентации, създайте акаунт в Google (акаунт) и влезте: https://accounts.google.com
Надписи на слайдове:
Електромагнитна индукция в съвременните технологии Извършва се от ученици от 11 "А" клас MOUSOSH № 2 на град Суворов Хников Игор, Худолей Андрей
Феноменът електромагнитна индукция е открит на 29 август 1831 г. от Майкъл Фарадей. Феноменът на електромагнитната индукция се състои в възникването на електрически ток в проводяща верига, която или почива в магнитно поле, което се променя във времето, или се движи в постоянно магнитно поле по такъв начин, че броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през промени във веригата.
ЕМП на електромагнитната индукция в затворена верига е числено равна и противоположна по знак на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от тази верига. Посоката на индукционния ток (както и големината на ЕМП) се счита за положителна, ако съвпада с избраната посока на заобикаляне на веригата.
Експериментът на Фарадей Постоянният магнит се вкарва или отстранява от намотка, свързана с галванометър. Когато магнитът се движи във веригата, възниква електрически ток.В рамките на един месец Фарадей експериментално открива всички съществени характеристики на явлението електромагнитна индукция. Понастоящем опитите на Фарадей могат да се извършват от всеки.
Основни източници на електромагнитно поле Основните източници на електромагнитно поле са: Електропроводи. Окабеляване (вътре в сгради и конструкции). Битови електроуреди. Персонални компютри. Телевизионни и радиопредавателни станции. Сателитни и клетъчни комуникации (устройства, ретранслатори). Електрически транспорт. радарни инсталации.
Електропроводи Проводниците на работещ електропровод създават електромагнитно поле с индустриална честота (50 Hz) в съседното пространство (на разстояния от порядъка на десетки метри от проводника). Освен това, силата на полето в близост до линията може да варира в широк диапазон, в зависимост от нейното електрическо натоварване. Всъщност границите на санитарно-охранителната зона са установени по граничната линия, която е най-отдалечена от проводниците с максимална напрегнатост на електрическото поле, равна на 1 kV / m.
Електрическо окабеляване Електрическото окабеляване включва: захранващи кабели за изграждане на животоподдържащи системи, електроразпределителни проводници, както и разклонителни табла, захранващи кутии и трансформатори. Електрическото окабеляване е основният източник на електромагнитно поле с индустриална честота в жилищни помещения. В този случай нивото на напрегнатост на електрическото поле, излъчвано от източника, често е относително ниско (не надвишава 500 V/m).
Домакински електроуреди Източници на електромагнитни полета са всички домакински уреди, работещи с електрически ток. В същото време нивото на радиация варира в най-широк диапазон, в зависимост от модела, устройството на устройството и конкретния режим на работа. Също така, нивото на радиация силно зависи от консумацията на енергия на устройството - колкото по-висока е мощността, толкова по-високо е нивото на електромагнитното поле по време на работа на устройството. Напрегнатостта на електрическото поле в близост до домакински уреди не надвишава десетки V/m.
Персонални компютри Основният източник на неблагоприятни последици за здравето на компютърния потребител е устройството за показване на монитора (VOD). В допълнение към монитора и системния модул, персоналният компютър може да включва и голям брой други устройства (като принтери, скенери, мрежови филтри и др.). Всички тези устройства работят с помощта на електрически ток, което означава, че те са източници на електромагнитно поле.
Електромагнитното поле на персоналните компютри има най-сложен вълнов и спектрален състав и е трудно за измерване и количествено определяне. Той има магнитни, електростатични и радиационни компоненти (по-специално, електростатичният потенциал на човек, седнал пред монитор, може да варира от -3 до +5 V). Като се има предвид, че персоналните компютри вече се използват активно във всички отрасли на човешката дейност, тяхното въздействие върху човешкото здраве подлежи на внимателно проучване и контрол.
Телевизионни и радиопредавателни станции В момента на територията на Русия се намират значителен брой радиопредавателни станции и центрове с различна принадлежност. Предавателните станции и центрове са разположени в специално определени за тях зони и могат да заемат доста големи територии (до 1000 ха). По своята структура те включват една или повече технически сгради, в които са разположени радиопредаватели, и антенни полета, върху които са разположени до няколко десетки антенно-фидерни системи (AFS). Всяка система включва излъчваща антена и захранваща линия, която носи излъчвания сигнал.
Сателитна комуникация Системите за спътникова комуникация се състоят от предавателна станция на Земята и сателити - ретранслатори в орбита. Предавателните сателитни комуникационни станции излъчват тясно насочен вълнов лъч, плътността на енергийния поток в който достига стотици W/m. Сателитните комуникационни системи създават силни електромагнитни полета на значителни разстояния от антените. Например станция с мощност 225 kW, работеща на честота 2,38 GHz, създава плътност на енергийния поток 2,8 W/m2 на разстояние 100 km. Разсейването на енергията спрямо главния лъч е много малко и се проявява най-вече в зоната на директното разположение на антената.
Клетъчна комуникация Клетъчната радиотелефония днес е една от най-интензивно развиващите се телекомуникационни системи. Основните елементи на клетъчната комуникационна система са базовите станции и мобилните радиотелефони. Базовите станции поддържат радиовръзка с мобилни устройства, в резултат на което са източници на електромагнитно поле. Системата използва принципа на разделяне на зоната на покритие на зони, или така наречените „клетки“, с радиус km.
Интензивността на излъчване на базовата станция се определя от натоварването, тоест присъствието на собствениците на мобилни телефони в зоната на обслужване на определена базова станция и желанието им да използват телефона за разговор, което от своя страна фундаментално зависи от времето на деня, местоположението на станцията, деня от седмицата и други фактори. През нощта натоварването на станциите е почти нулево. Интензитетът на излъчване на мобилните устройства зависи до голяма степен от състоянието на комуникационния канал "мобилен радиотелефон - базова станция" (колкото по-голямо е разстоянието от базовата станция, толкова по-висок е интензитетът на излъчване на устройството).
Електрически транспорт Електрическият транспорт (тролейбуси, трамваи, метро и др.) е мощен източник на електромагнитно поле в честотния диапазон Hz. В същото време в по-голямата част от случаите тяговият електродвигател действа като основен излъчвател (за тролейбуси и трамваи въздушните колектори се конкурират с електродвигателя по отношение на силата на излъченото електрическо поле).
Радарни инсталации Радарите и радарните инсталации обикновено имат антени от рефлекторен тип („чинии“) и излъчват тясно насочен радиолъч. Периодичното движение на антената в пространството води до пространствено прекъсване на излъчването. Има и временно прекъсване на облъчването поради цикличната работа на радара за облъчване. Те работят на честоти от 500 MHz до 15 GHz, но някои специални инсталации могат да работят на честоти до 100 GHz или повече. Поради специалния характер на излъчването, те могат да създават зони с висока плътност на енергийния поток (100 W/m2 или повече) на земята.
Металдетектори Технологично принципът на действие на металдетектора се основава на феномена на регистриране на електромагнитно поле, което се създава около всеки метален предмет, когато той бъде поставен в електромагнитно поле. Това вторично електромагнитно поле се различава както по интензитет (сила на полето), така и по други параметри. Тези параметри зависят от размера на обекта и неговата проводимост (златото и среброто имат много по-добра проводимост от например оловото) и, разбира се, от разстоянието между антената на металдетектора и самия обект (дълбочина на поява).
Горната технология определя състава на металдетектора: той се състои от четири основни блока: антена (понякога излъчващата и приемащата антена са различни, а понякога са една и съща антена), електронен блок за обработка, блок за извеждане на информация (визуален - LCD дисплей или индикатор със стрелка и аудио - високоговорител или жак за слушалки) и захранване.
Металдетекторите са: Търсене Инспекция За строителни цели
Търсене Този металдетектор е предназначен за търсене на всякакви метални предмети. По правило това са най-големите по размер, цена и, разбира се, по отношение на функциите на модела. Това се дължи на факта, че понякога трябва да намерите обекти на дълбочина до няколко метра в дебелината на земята. Мощната антена е в състояние да генерира високо ниво на електромагнитно поле и да открива дори най-малките течения на големи дълбочини с висока чувствителност. Например, търсещ металдетектор открива метална монета на дълбочина 2-3 метра в земята, която може дори да съдържа железни геоложки съединения.
Инспекция Използва се от специални служби, митнически служители и служители по сигурността на различни организации за търсене на метални предмети (оръжия, благородни метали, проводници на взривни устройства и др.), Скрити по тялото и в дрехите на човек. Тези метални детектори се отличават с компактност, лекота на използване, наличие на режими като безшумна вибрация на дръжката (така че търсеното лице да не знае, че служителят по търсенето е намерил нещо). Обхватът (дълбочината) на откриване на монета рубла в такива метални детектори достига 10-15 см.
Широко разпространени са и дъговите метални детектори, които външно наподобяват арка и изискват преминаване на човек през нея. По вертикалните им стени са положени свръхчувствителни антени, които засичат метални предмети на всички нива на човешки растеж. Обикновено се монтират пред места за културни развлечения, в банки, институции и др. Основната характеристика на дъговите металдетектори е високата чувствителност (регулируема) и високата скорост на обработка на потока от хора.
За строителни цели Този клас металотърсачи, с помощта на звукови и светлинни аларми, помага на строителите да открият метални тръби, конструктивни елементи или задвижвания, разположени както в дебелината на стените, така и зад прегради и фалшиви панели. Някои металотърсачи за строителни цели често се комбинират в едно устройство с детектори за дървени конструкции, детектори за напрежение върху живи проводници, детектори за течове и др.
След откритията на Ерстед и Ампер става ясно, че електричеството има магнитна сила. Сега беше необходимо да се потвърди влиянието на магнитните явления върху електрическите. Този проблем беше брилянтно решен от Фарадей.
През 1821 г. М. Фарадей прави запис в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“. След 10 години този проблем беше решен от него.
И така, Майкъл Фарадей (1791-1867) - английски физик и химик.
Един от основоположниците на количествената електрохимия. Първо получава (1823) в течно състояние хлор, след това сероводород, въглероден диоксид, амоняк и азотен диоксид. Той открива (1825) бензен, изучава неговите физични и някои химични свойства. Въвежда концепцията за диелектрична проницаемост. Името на Фарадей влезе в системата от електрически единици като единица за електрически капацитет.
Много от тези произведения биха могли сами по себе си да увековечат името на своя автор. Но най-важните научни трудове на Фарадей са неговите изследвания в областта на електромагнетизма и електрическата индукция. Строго погледнато, важен клон на физиката, който третира явленията на електромагнетизма и индуктивното електричество и който в момента е от толкова огромно значение за технологията, е създаден от Фарадей от нищото.
Когато Фарадей най-накрая се посвещава на изследвания в областта на електричеството, се установява, че при обикновени условия наличието на електрифицирано тяло е достатъчно, за да възбуди електричеството във всяко друго тяло.
В същото време беше известно, че проводникът, през който минава токът и който също е електрифицирано тяло, не оказва никакво влияние върху други проводници, поставени наблизо. Какво причини това изключение? Това е въпросът, който интересува Фарадей и чието решение го води до най-важните открития в областта на индукционното електричество.
Фарадей навива два изолирани проводника успоредни един на друг върху една и съща дървена точилка. Той свърза краищата на единия проводник към батерия от десет елемента, а краищата на другия към чувствителен галванометър. Когато токът премина през първия проводник, Фарадей насочи цялото си внимание към галванометъра, очаквайки да забележи от неговите трептения появата на ток във втория проводник. Но нямаше нищо подобно: галванометърът остана спокоен. Фарадей решава да увеличи тока и въвежда във веригата 120 галванични клетки. Резултатът е същият. Фарадей повтори този експеримент десетки пъти, всички със същия успех. Всеки друг на негово място би напуснал експеримента, убеден, че токът, преминаващ през проводника, не оказва влияние върху съседния проводник. Но Фарадей винаги се опитваше да извлече от своите експерименти и наблюдения всичко, което те биха могли да дадат, и следователно, без да получи пряк ефект върху жицата, свързана с галванометъра, той започна да търси странични ефекти.
електромагнитна индукция на електрически ток
Той веднага забеляза, че галванометърът, оставайки напълно спокоен по време на цялото преминаване на тока, започва да трепти при самото затваряне на веригата и когато се отваря, се оказва, че в момента, когато токът е преминал в първия проводник, а също и когато това предаване престане, по време на втория проводник също се възбужда от ток, който в първия случай има противоположна посока на първия ток и е еднакъв с него във втория случай и продължава само един момент.
Бидейки мигновени, мигновено изчезващи след появата си, индуктивните токове не биха имали практическо значение, ако Фарадей не беше намерил начин с помощта на гениално устройство (ключ) постоянно да прекъсва и отново да провежда първичния ток, идващ от батерията през първи проводник, поради което във втория проводник непрекъснато се възбуждат все повече и повече индуктивни токове, като по този начин стават постоянни. Така беше открит нов източник на електрическа енергия, в допълнение към познатите досега (триене и химични процеси), - индукция, и нов вид тази енергия - индукционно електричество.
ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ(лат. inductio - насочване) - феноменът на генериране на вихрово електрическо поле от променливо магнитно поле. Ако въведете затворен проводник в променливо магнитно поле, тогава в него ще се появи електрически ток. Появата на този ток се нарича индукция на тока, а самият ток се нарича индуктивен.
Феноменът електромагнитна индукция е явление, което се състои в възникването на електродвижеща сила или напрежение в тяло, намиращо се в магнитно поле, което постоянно се променя. Електродвижещата сила в резултат на електромагнитна индукция също възниква, ако тялото се движи в статично и нехомогенно магнитно поле или се върти в магнитно поле, така че неговите линии, пресичащи затворен контур, се променят.
Индуциран електрически ток
Понятието "индукция" означава възникването на процес в резултат на влиянието на друг процес. Например, може да се индуцира електрически ток, тоест да се появи в резултат на излагане на проводник на магнитно поле по специален начин. Такъв електрически ток се нарича индуциран. Условията за образуване на електрически ток в резултат на явлението електромагнитна индукция са разгледани по-нататък в статията.
Концепцията за магнитно поле
Преди да започнете да изучавате явлението електромагнитна индукция, е необходимо да разберете какво е магнитно поле. С прости думи, магнитното поле е област от пространството, в която магнитен материал проявява своите магнитни ефекти и свойства. Тази област от пространството може да бъде изобразена с помощта на линии, наречени линии на магнитното поле. Броят на тези линии представлява физическа величина, наречена магнитен поток. Линиите на магнитното поле са затворени, започват от северния полюс на магнита и завършват на южния.
Магнитното поле има способността да действа върху всякакви материали, които имат магнитни свойства, например железни проводници на електрически ток. Това поле се характеризира с магнитна индукция, която се обозначава с В и се измерва в тесла (Т). Магнитна индукция от 1 T е много силно магнитно поле, което действа със сила от 1 нютон върху точков заряд от 1 кулон, който лети перпендикулярно на линиите на магнитното поле със скорост 1 m / s, тоест 1 T = 1 N * s / (m*Cl).
Кой откри явлението електромагнитна индукция?
Електромагнитната индукция, на принципа на работа на която се основават много съвременни устройства, е открита в началото на 30-те години на 19 век. Откриването на индукцията обикновено се приписва на Майкъл Фарадей (дата на откриването - 29 август 1831 г.). Ученият се основава на резултатите от експериментите на датския физик и химик Ханс Оерстед, който открива, че проводник, през който протича електрически ток, създава около себе си магнитно поле, тоест започва да проявява магнитни свойства.
Фарадей от своя страна открива обратното на явлението, открито от Ерстед. Той забеляза, че променящото се магнитно поле, което може да се създаде чрез промяна на параметрите на електрическия ток в проводника, води до появата на потенциална разлика в краищата на всеки токов проводник. Ако тези краища са свързани, например, чрез електрическа лампа, тогава през такава верига ще тече електрически ток.
В резултат на това Фарадей открива физически процес, в резултат на който в проводник се появява електрически ток поради промяна в магнитното поле, което е явлението електромагнитна индукция. В същото време за образуването на индуциран ток няма значение какво се движи: магнитното поле или самото то може лесно да се покаже, ако се проведе подходящ експеримент върху явлението електромагнитна индукция. И така, след като поставихме магнита вътре в металната спирала, започваме да го движим. Ако свържете краищата на спиралата през произволен индикатор за електрически ток във верига, можете да видите появата на ток. Сега трябва да оставите магнита сам и да движите спиралата нагоре и надолу спрямо магнита. Индикаторът също ще покаже наличието на ток във веригата.
Експеримент на Фарадей
Експериментите на Фарадей се състоят в работа с проводник и постоянен магнит. Майкъл Фарадей пръв открива, че когато проводник се движи вътре в магнитно поле, в краищата му възниква потенциална разлика. Движещият се проводник започва да пресича линиите на магнитното поле, което симулира ефекта от промяната на това поле.
Ученият установил, че положителните и отрицателните знаци на получената потенциална разлика зависят от посоката, в която се движи проводникът. Например, ако проводникът се повдигне в магнитно поле, тогава получената потенциална разлика ще има +- полярност, но ако този проводник се спусне, тогава вече ще получим -+ полярност. Тези промени в знака на потенциалите, чиято разлика се нарича електродвижеща сила (ЕМС), водят до появата на променлив ток в затворена верига, т.е. ток, който постоянно променя посоката си към противоположната.
Характеристики на електромагнитната индукция, открити от Фарадей
Знаейки кой е открил явлението електромагнитна индукция и защо възниква индуциран ток, ще обясним някои от характеристиките на това явление. И така, колкото по-бързо движите проводника в магнитно поле, толкова по-голяма ще бъде стойността на индуцирания ток във веригата. Друга особеност на явлението е следната: колкото по-голяма е магнитната индукция на полето, т.е. колкото по-силно е това поле, толкова по-голяма е потенциалната разлика, която може да създаде при движение на проводника в полето. Ако проводникът е в покой в магнитно поле, в него не възниква ЕМП, тъй като няма промяна в линиите на магнитна индукция, пресичащи проводника.
Посока на електрическия ток и правило на лявата ръка
За да определите посоката в проводника на електрически ток, създаден в резултат на явлението електромагнитна индукция, можете да използвате така нареченото правило на лявата ръка. Може да се формулира по следния начин: ако лявата ръка е поставена така, че линиите на магнитната индукция, които започват от северния полюс на магнита, да влизат в дланта, а изпъкналият палец е насочен в посоката на движение на проводника в полето на магнита, тогава останалите четири пръста на лявата ръка ще показват посоката на движение на индуцирания ток в проводника.
Има и друга версия на това правило, тя е следната: ако показалецът на лявата ръка е насочен по линиите на магнитна индукция, а изпъкналият палец е насочен по посока на проводника, тогава средният пръст се завърта на 90 градуса към дланта ще покаже посоката на появилия се ток в проводника.
Феноменът на самоиндукцията
Ханс Кристиан Ерстед открива съществуването на магнитно поле около проводник или намотка с ток. Ученият установи също, че характеристиките на това поле са пряко свързани със силата на тока и неговата посока. Ако токът в бобината или проводника е променлив, тогава той ще генерира магнитно поле, което няма да бъде стационарно, тоест ще се промени. На свой ред това променливо поле ще доведе до появата на индуциран ток (феноменът на електромагнитната индукция). Движението на индукционния ток винаги ще бъде противоположно на променливия ток, циркулиращ през проводника, тоест ще се съпротивлява на всяка промяна в посоката на тока в проводника или намотката. Този процес се нарича самоиндукция. Разликата в електрическия потенциал, създадена в този случай, се нарича ЕМП на самоиндукция.
Имайте предвид, че феноменът на самоиндукция възниква не само при промяна на посоката на тока, но и при всяка промяна в него, например с увеличаване поради намаляване на съпротивлението във веригата.
За да се опише физически съпротивлението, упражнявано от всяка промяна в тока във верига поради самоиндукция, беше въведена концепцията за индуктивност, която се измерва в Хенри (в чест на американския физик Джоузеф Хенри). Един хенри е такава индуктивност, за която, когато токът се промени с 1 ампер за 1 секунда, в процеса на самоиндукция възниква ЕМП, равен на 1 волт.
Променлив ток
Когато индукторът започне да се върти в магнитно поле, в резултат на явлението електромагнитна индукция, той създава индуциран ток. Този електрически ток е променлив, тоест той систематично променя посоката си.
Променливият ток е по-често срещан от постоянния ток. Така че много устройства, които работят от централната електрическа мрежа, използват този конкретен тип ток. Променливият ток се индуцира и транспортира по-лесно от постоянния ток. По правило честотата на битовия променлив ток е 50-60 Hz, т.е. за 1 секунда посоката му се променя 50-60 пъти.
Геометричното представяне на променливия ток е синусоидална крива, която описва зависимостта на напрежението от времето. Пълният период на синусоидалната крива за домакинския ток е приблизително 20 милисекунди. Според топлинния ефект променливият ток е подобен на постоянния ток, чието напрежение е U max /√2, където U max е максималното напрежение на синусоидалната крива на променливия ток.
Използването на електромагнитна индукция в технологиите
Откриването на явлението електромагнитна индукция предизвика истински бум в развитието на технологиите. Преди това откритие хората са можели да произвеждат електричество само в ограничени количества с помощта на електрически батерии.
В момента това физическо явление се използва в електрически трансформатори, в нагреватели, които преобразуват индуцирания ток в топлина, както и в електрически двигатели и автомобилни генератори.
Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу
Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.
публикувано на http://www.allbest.ru/
ВЪВЕДЕНИЕ
Неслучайно първата и най-важна стъпка в откриването на тази нова страна на електромагнитните взаимодействия е направена от основоположника на идеите за електромагнитното поле - един от най-великите учени в света - Майкъл Фарадей (1791-1867) . Фарадей беше абсолютно сигурен в единството на електрическите и магнитните явления. Малко след откритието на Ерстед, той пише в дневника си (1821): „Превърнете магнетизма в електричество“. Оттогава Фарадей, без да спира, мисли за този проблем. Казват, че постоянно носел магнит в джоба на жилетката си, който трябвало да му напомня за предстоящата задача. Десет години по-късно, през 1831 г., в резултат на упорит труд и вяра в успеха, проблемът е решен. Той направи откритие, което е в основата на конструкцията на всички генератори на световните електроцентрали, които преобразуват механичната енергия в енергия на електрически ток. Други източници: галванични елементи, термо- и фотоклетки осигуряват незначителен дял от генерираната енергия.
Електрическият ток, смята Фарадей, е в състояние да намагнетизира железни предмети. За да направите това, просто поставете железен прът вътре в намотката. Може ли магнитът от своя страна да предизвика появата на електрически ток или да промени силата му? Дълго време не можеше да се намери нищо.
ИСТОРИЯ НА ОТКРИВАНЕТО НА ФЕНОМЕНА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ
Изказвания на синьори Нобили и Антинори от списанието "Антология"
« Г-н Фарадей наскоро откри нов клас електродинамични явления. Той представи мемоар за това на Кралското общество в Лондон, но този мемоар все още не е публикуван. Ние знаем за негосамо бележка, предадена от г-н Аслужител на Академията на науките в Париж26 декември 1831 г, въз основа на писмо, което е получил от самия г-н Фарадей.
Това съобщение подтикна Chevalier Antinori и мен незабавно да повторим основния експеримент и да го проучим от различни гледни точки. Ласкаме се с надеждата, че резултатите, до които стигнахме, са от някакво значение и затова бързаме да ги публикуваме, без да имамепредишенматериали, с изключение на бележката, която послужи като отправна точка в нашето изследване.»
„Мемоарите на г-н Фарадей“, както се казва в бележката, „се разделят на четири части.
В първия, озаглавен „Възбуждането на галваничното електричество“, откриваме следния основен факт: Галваничен ток, преминаващ през метална жица, произвежда друг ток в приближаващата жица; вторият ток е противоположен по посока на първия и продължава само един момент. Ако възбудителният ток бъде премахнат, под негово влияние в проводника възниква ток, противоположен на този, който е възникнал в него в първия случай, т.е. в същата посока като възбуждащия ток.
Втората част на мемоара разказва за електрическите токове, причинени от магнита. Доближавайки магнитите на бобината, г-н Фарадей произвежда електрически токове; когато намотките бяха отстранени, възникнаха токове с обратна посока. Тези токове имат силно въздействие върху галванометъра, преминавайки, макар и слабо, през солен разтвор и други разтвори. От това следва, че този учен, използвайки магнит, е възбудил електрическите токове, открити от г-н Ампер.
Третата част на мемоара се отнася до основното електрическо състояние, което г-н Фарадей нарича електромонично състояние.
Четвъртата част говори за един колкото любопитен, толкова и необичаен експеримент, принадлежащ на г-н Араго; както е известно, този експеримент се състои в това, че магнитната стрелка се върти под въздействието на въртящ се метален диск. Той установи, че когато метален диск се върти под въздействието на магнит, могат да се появят електрически токове в количество, достатъчно, за да създаде нова електрическа машина от диска.
СЪВРЕМЕННА ТЕОРИЯ ЗА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ
Електрическите токове създават около тях магнитно поле. Може ли магнитно поле да предизвика електрическо поле? Фарадей експериментално установи, че когато магнитният поток, проникващ в затворена верига, се промени, в нея възниква електрически ток. Това явление се нарича електромагнитна индукция. Токът, който възниква по време на явлението електромагнитна индукция, се нарича индуктивен. Строго погледнато, когато веригата се движи в магнитно поле, не се генерира определен ток, а определен ЕМП. По-подробно изследване на електромагнитната индукция показа, че индукционната едс, която възниква във всяка затворена верига, е равна на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от тази верига, взета с обратен знак.
Електродвижещата сила във веригата е резултат от действието на външни сили, т.е. сили с неелектрически произход. При движение на проводник в магнитно поле ролята на външни сили изпълнява силата на Лоренц, под действието на която зарядите се разделят, в резултат на което в краищата на проводника се появява потенциална разлика. ЕМП на индукция в проводник характеризира работата по преместване на единица положителен заряд по протежение на проводника.
Явлението електромагнитна индукция е в основата на работата на електрическите генератори. Ако телената рамка се върти равномерно в еднородно магнитно поле, тогава възниква индуциран ток, който периодично променя посоката си. Дори една рамка, въртяща се в еднородно магнитно поле, е генератор на променлив ток.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ НА ЯВЛЕНИЯТА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ
Помислете за класическите експерименти на Фарадей, с помощта на които е открито явлението електромагнитна индукция:
Когато постоянният магнит се движи, неговите силови линии пресичат завоите на намотката и възниква индукционен ток, така че стрелката на галванометъра се отклонява. Показанията на устройството зависят от скоростта на движение на магнита и от броя на завъртанията на намотката.
В този експеримент пропускаме ток през първата намотка, която създава магнитен поток, а когато втората намотка се движи вътре в първата, магнитните линии се пресичат, така че възниква индукционен ток.
При провеждане на експеримент № 2 беше записано, че в момента на включване на превключвателя стрелката на устройството се отклонява и показва стойността на ЕМП, след което стрелката се връща в първоначалното си положение. Когато ключът беше изключен, стрелката отново се отклони, но в другата посока и показа стойността на ЕМП, след което се върна в първоначалното си положение. В момента, в който ключът е включен, токът се увеличава, но възниква някаква сила, която предотвратява увеличаването на тока. Тази сила се самоиндуцира, така че се нарича самоиндукционна емф. По време на изключване се случва същото, само посоката на ЕМП се е променила, така че стрелката на устройството се отклони в обратната посока.
Този опит показва, че ЕМП на електромагнитната индукция възниква, когато големината и посоката на тока се променят. Това доказва, че ЕМП на индукция, която се създава, е скоростта на промяна на тока.
В рамките на един месец Фарадей експериментално открива всички основни характеристики на явлението електромагнитна индукция. Оставаше само да се даде на закона строга количествена форма и да се разкрие напълно физическата природа на явлението. Самият Фарадей вече е схванал обичайното, което определя появата на индукционен ток в експерименти, които изглеждат различно външно.
В затворена проводяща верига възниква ток, когато броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхността, ограничена от тази верига, се промени. Това явление се нарича електромагнитна индукция.
И колкото по-бързо се променя броят на линиите на магнитна индукция, толкова по-голям е резултантният ток. В този случай причината за промяната в броя на линиите на магнитна индукция е напълно безразлична.
Това може да бъде промяна в броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през неподвижен проводник поради промяна в силата на тока в съседна бобина и промяна в броя на линиите поради движението на веригата в нехомогенно магнитно поле , чиято плътност на линиите варира в пространството.
ПРАВИЛО НА ЛЕНТЦ
Индуктивният ток, който е възникнал в проводника, незабавно започва да взаимодейства с тока или магнита, който го е генерирал. Ако магнит (или намотка с ток) се приближи до затворен проводник, тогава възникващият индукционен ток със своето магнитно поле непременно отблъсква магнита (намотката). Трябва да се работи, за да се сближат магнитът и намотката. Когато магнитът бъде отстранен, възниква привличане. Това правило се спазва стриктно. Представете си, ако нещата бяха различни: бутнахте магнита към бобината и той сам се втурна в нея. Това би нарушило закона за запазване на енергията. В края на краищата механичната енергия на магнита ще се увеличи и в същото време ще възникне ток, което само по себе си изисква разход на енергия, тъй като токът също може да върши работа. Електрическият ток, индуциран в котвата на генератора, взаимодействайки с магнитното поле на статора, забавя въртенето на котвата. Само следователно, за да завъртите арматурата, е необходимо да вършите работа, колкото по-голяма е, толкова по-голяма е силата на тока. Поради тази работа възниква индуктивен ток. Интересно е да се отбележи, че ако магнитното поле на нашата планета беше много голямо и силно нехомогенно, тогава бързите движения на проводящи тела по нейната повърхност и в атмосферата биха били невъзможни поради интензивното взаимодействие на тока, индуциран в тялото, с това поле. Телата ще се движат като в плътна вискозна среда и в същото време ще бъдат силно нагрети. Нито самолети, нито ракети можеха да летят. Човек не може бързо да движи нито ръцете, нито краката си, тъй като човешкото тяло е добър проводник.
Ако намотката, в която се индуцира токът, е неподвижна спрямо съседната намотка с променлив ток, както например в трансформатор, тогава в този случай посоката на индукционния ток се диктува от закона за запазване на енергията. Този ток винаги е насочен по такъв начин, че магнитното поле, което създава, има тенденция да намалява вариациите на тока в първичната.
Отблъскването или привличането на магнит от намотка зависи от посоката на индукционния ток в него. Следователно законът за запазване на енергията ни позволява да формулираме правило, което определя посоката на индукционния ток. Каква е разликата между двата експеримента: приближаването на магнита към намотката и нейното отстраняване? В първия случай магнитният поток (или броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през завоите на бобината) се увеличава (фиг. а), а във втория случай намалява (фиг. б). Освен това в първия случай линиите на индукция B "на магнитното поле, създадено от индукционния ток, възникнал в намотката, излизат от горния край на намотката, тъй като намотката отблъсква магнита, а във втория случай , напротив, те влизат в този край Тези линии на магнитна индукция на фигурата са показани с черта .
Сега стигнахме до основната точка: с увеличаване на магнитния поток през завоите на намотката, индукционният ток има такава посока, че създаденото от него магнитно поле предотвратява нарастването на магнитния поток през завоите на намотката. В крайна сметка индукционният вектор на това поле е насочен срещу вектора на индукция на полето, чиято промяна генерира електрически ток. Ако магнитният поток през намотката отслабне, тогава индуктивният ток създава магнитно поле с индукция, което увеличава магнитния поток през завоите на намотката.
Това е същността на общото правило за определяне посоката на индуктивния ток, което е приложимо във всички случаи. Това правило е установено от руския физик E.X. Ленц (1804-1865).
Съгласно правилото на Ленц, индукционният ток, възникващ в затворена верига, има такава посока, че магнитният поток, създаден от него през повърхността, ограничена от веригата, се стреми да предотврати промяната в потока, който генерира този ток. Или индукционният ток има такава посока, че предотвратява причината, която го е причинила.
При свръхпроводниците компенсирането на промените във външния магнитен поток ще бъде пълно. Потокът на магнитна индукция през повърхност, ограничена от свръхпроводяща верига, не се променя изобщо с времето при никакви условия.
ЗАКОН ЗА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ
електромагнитна индукция Фарадеева леща
Опитите на Фарадей показаха, че силата на индуцирания ток аз i в проводяща верига е пропорционална на скоростта на промяна в броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхността, ограничена от тази верига. По-точно, това твърдение може да се формулира с помощта на концепцията за магнитен поток.
Магнитният поток ясно се тълкува като броя на линиите на магнитна индукция, проникващи през повърхност с площ С. Следователно скоростта на промяна на това число не е нищо друго освен скоростта на промяна на магнитния поток. Ако за кратко време Tмагнитният поток се променя на D Е, тогава скоростта на изменение на магнитния поток е равна на.
Следователно твърдение, което следва пряко от опита, може да се формулира по следния начин:
силата на индукционния ток е пропорционална на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от контура:
Спомнете си, че електрически ток възниква във веригата, когато външни сили действат върху свободни заряди. Работата на тези сили при преместване на един положителен заряд по затворена верига се нарича електродвижеща сила. Следователно, когато магнитният поток се променя през повърхността, ограничена от контура, в него възникват външни сили, чието действие се характеризира с ЕМП, наречена индукционна ЕМП. Нека го обозначим с буквата даз
Законът за електромагнитната индукция е формулиран специално за ЕМП, а не за силата на тока. С тази формулировка законът изразява същността на явлението, което не зависи от свойствата на проводниците, в които възниква индукционният ток.
Съгласно закона за електромагнитната индукция (EMR), ЕМП на индукция в затворена верига е равна по абсолютна стойност на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от веригата:
Как да се вземе предвид посоката на индукционния ток (или знака на индукционната ЕМП) в закона за електромагнитната индукция в съответствие с правилото на Ленц?
Фигурата показва затворен контур. Ще считаме за положителна посоката на заобикаляне на контура обратно на часовниковата стрелка. Нормалата към контура образува десен винт с байпасна посока. Знакът на ЕМП, т.е. специфичната работа, зависи от посоката на външните сили по отношение на посоката на заобикаляне на веригата.
Ако тези посоки съвпадат, тогава д i > 0 и съответно аз i > 0. В противен случай ЕМП и силата на тока са отрицателни.
Нека магнитната индукция на външното магнитно поле е насочена по нормалата към контура и нараства с времето. Тогава Е> 0 и > 0. Според правилото на Ленц индукционният ток създава магнитен поток Е" < 0. Линии индукции б"Магнитното поле на индукционния ток е показано на фигурата с тире. Следователно индукционният ток аз i е насочен по посока на часовниковата стрелка (срещу положителната посока на байпаса) и индукционната едс е отрицателна. Следователно в закона за електромагнитната индукция трябва да има знак минус:
В Международната система от единици законът за електромагнитната индукция се използва за определяне на единицата за магнитен поток. Тази единица се нарича weber (Wb).
Тъй като ЕМП на индукция д i се изразява във волтове, а времето е в секунди, тогава от закона на Weber EMP може да се определи, както следва:
магнитният поток през повърхността, ограничена от затворен контур, е равен на 1 Wb, ако при равномерно намаляване на този поток до нула за 1 s в контура се появи индукционна емф, равна на 1 V: 1 Wb \u003d 1 V 1 сек.
ПРАКТИЧЕСКО ПРИЛОЖЕНИЕ НА ЯВЛЕНИЯТА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНАТА ИНДУКЦИЯ
Излъчване
Променливото магнитно поле, възбудено от променящ се ток, създава електрическо поле в околното пространство, което от своя страна възбужда магнитно поле и т.н. Взаимно генериращи се, тези полета образуват едно променливо електромагнитно поле - електромагнитна вълна. Възниквайки на мястото, където има проводник с ток, електромагнитното поле се разпространява в пространството със скорост на светлината -300 000 km/s.
Магнитотерапия
В честотния спектър различни места заемат радиовълните, светлината, рентгеновите лъчи и други електромагнитни лъчения. Те обикновено се характеризират с непрекъснато взаимосвързани електрически и магнитни полета.
Синхрофазотрони
Понастоящем магнитното поле се разбира като специална форма на материя, състояща се от заредени частици. В съвременната физика лъчите от заредени частици се използват за проникване дълбоко в атомите, за да ги изследват. Силата, с която магнитното поле действа върху движеща се заредена частица, се нарича сила на Лоренц.
Разходомери - метри
Методът се основава на прилагането на закона на Фарадей за проводник в магнитно поле: в потока на електропроводима течност, движеща се в магнитно поле, се индуцира ЕМП, пропорционална на скоростта на потока, която се преобразува от електронната част в електрически аналогов/цифров сигнал.
DC генератор
В генераторен режим арматурата на машината се върти под въздействието на външен момент. Между полюсите на статора има постоянен магнитен поток, проникващ в котвата. Проводниците на намотката на котвата се движат в магнитно поле и следователно в тях се индуцира ЕМП, чиято посока може да се определи от правилото "дясна ръка". В този случай възниква положителен потенциал на една четка спрямо втората. Ако товарът е свързан към клемите на генератора, тогава в него ще тече ток.
Феноменът EMR се използва широко в трансформаторите. Нека разгледаме това устройство по-подробно.
ТРАНСФОРМАТОРИ
Трансформатор (от лат. transformo - трансформирам) - статично електромагнитно устройство, имащо две или повече индуктивно свързани намотки и предназначено да преобразува една или повече променливотокови системи в една или повече други променливотокови системи чрез електромагнитна индукция.
Изобретателят на трансформатора е руският учен П.Н. Яблочков (1847 - 1894). През 1876 г. Яблочков използва индукционна намотка с две намотки като трансформатор за захранване на изобретените от него електрически свещи. Трансформаторът на Яблочков имаше отворено ядро. Затворените трансформатори, подобни на тези, които се използват днес, се появяват много по-късно, през 1884 г. С изобретяването на трансформатора възниква технически интерес към променливия ток, който не е бил прилаган до този момент.
Трансформаторите се използват широко при пренос на електрическа енергия на дълги разстояния, разпределението й между приемници, както и в различни коригиращи, усилващи, сигнални и други устройства.
Преобразуването на енергията в трансформатора се извършва от променливо магнитно поле. Трансформаторът представлява сърцевина от изолирани една от друга тънки стоманени пластини, върху които са поставени две, а понякога и повече намотки (намотки) от изолиран проводник. Намотката, към която е свързан източникът на AC електрическа енергия, се нарича първична намотка, останалите намотки се наричат вторични.
Ако във вторичната намотка на трансформатора се навият три пъти повече намотки, отколкото в първичната, тогава магнитното поле, създадено в сърцевината от първичната намотка, пресичайки намотките на вторичната намотка, ще създаде три пъти повече напрежение в нея.
Използвайки трансформатор с обратен коефициент на завъртане, можете също толкова лесно и просто да получите намалено напрежение.
Приуравнение на идеалния трансформатор
Идеален трансформатор е трансформатор, който няма загуби на енергия за нагряване на намотките и потоци на утечка на намотките. В един идеален трансформатор всички силови линии преминават през всички навивки на двете намотки и тъй като променящото се магнитно поле генерира една и съща ЕМП във всеки оборот, общата ЕМП, индуцирана в намотката, е пропорционална на общия брой на нейните навивки. Такъв трансформатор трансформира цялата входяща енергия от първичната верига в магнитно поле и след това в енергията на вторичната верига. В този случай входящата енергия е равна на преобразуваната енергия:
Където P1 е моментната стойност на мощността, подадена към трансформатора от първичната верига,
P2 е моментната стойност на мощността, преобразувана от трансформатора, влизащ във вторичната верига.
Комбинирайки това уравнение със съотношението на напреженията в краищата на намотките, получаваме уравнението за идеален трансформатор:
По този начин получаваме, че с увеличаване на напрежението в краищата на вторичната намотка U2, токът на вторичната верига I2 намалява.
За да преобразувате съпротивлението на една верига в съпротивлението на друга, трябва да умножите стойността по квадрата на съотношението. Например, съпротивлението Z2 е свързано към краищата на вторичната намотка, неговата намалена стойност към първичната верига ще бъде
Това правило е валидно и за вторичната верига:
Обозначаване на диаграмите
На диаграмите трансформаторът е обозначен, както следва:
Централната дебела линия съответства на сърцевината, 1 е първичната намотка (обикновено отляво), 2.3 е вторичната намотка. Броят на полукръговете в някакво грубо приближение символизира броя на навивките на намотката (повече навивки - повече полукръгове, но без строга пропорционалност).
ТРАНСФОРМАТОРНИ ПРИЛОЖЕНИЯ
Трансформаторите се използват широко в промишлеността и ежедневието за различни цели:
1. За пренос и разпределение на електрическа енергия.
Обикновено в електроцентралите генераторите за променлив ток генерират електрическа енергия при напрежение 6-24 kV и е изгодно да се пренася електроенергия на дълги разстояния при много по-високи напрежения (110, 220, 330, 400, 500 и 750 kV) . Следователно във всяка електроцентрала са инсталирани трансформатори, които повишават напрежението.
Разпределението на електрическа енергия между промишлени предприятия, населени места, в градовете и селските райони, както и в промишлените предприятия се извършва чрез въздушни и кабелни линии с напрежение 220, 110, 35, 20, 10 и 6 kV. Следователно във всички разпределителни възли трябва да се монтират трансформатори, които намаляват напрежението до 220, 380 и 660 V
2. Да осигури желаната схема за включване на вентили в преобразувателните устройства и да съгласува напрежението на изхода и входа на преобразувателя. Трансформаторите, използвани за тези цели, се наричат трансформатори.
3. За различни технологични цели: заваряване (заваръчни трансформатори), захранване на електротермични инсталации (електропещни трансформатори) и др.
4. За захранване на различни вериги на радиооборудване, електронно оборудване, устройства за комуникация и автоматизация, домакински уреди, за разделяне на електрически вериги на различни елементи на тези устройства, за съгласуване на напрежение и др.
5. Да се включат електроизмервателни уреди и някои устройства (релета и др.) в електрически вериги с високо напрежение или във вериги, през които преминават големи токове, с цел разширяване на границите на измерване и осигуряване на електробезопасност. Трансформаторите, използвани за тези цели, се наричат измервателни.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Явлението електромагнитна индукция и неговите специални случаи се използват широко в електротехниката. Използва се за преобразуване на механична енергия в електрическа синхронни генератори. Трансформаторите се използват за повишаване или намаляване на променливотоковото напрежение. Използването на трансформатори прави възможно икономичното прехвърляне на електроенергия от електроцентрали към потребителски възли.
БИБЛИОГРАФИЯ:
1. Курс по физика, учебник за ВУЗ. Т.И. Трофимова, 2007.
2. Основи на теорията на веригите, G.I. Атабеков, Лан, Санкт Петербург, - М., - Краснодар, 2006.
3. Електрически машини, Л.М. Пиотровски, Л., Енергетика, 1972.
4. Силови трансформатори. Справочник / Ред. S.D. Лизунова, А.К. Лоханин. М.: Енергоиздат 2004.
5. Проектиране на трансформатори. А.В. Сапожников. М.: Госенергоиздат. 1959 г.
6. Изчисляване на трансформатори. Учебник за ВУЗ. следобед Тихомиров. Москва: Енергия, 1976.
7. Физика - учебник за технически училища, автор V.F. Дмитриев, издание Москва "Висше училище" 2004 г.
Хоствано на Allbest.ru
Подобни документи
Общи понятия, история на откриването на електромагнитната индукция. Коефициентът на пропорционалност в закона за електромагнитната индукция. Промяна на магнитния поток на примера на устройството Lenz. Индуктивност на соленоида, изчисляване на плътността на енергията на магнитното поле.
лекция, добавена на 10.10.2011
Историята на откриването на явлението електромагнитна индукция. Изследване на зависимостта на магнитния поток от магнитната индукция. Практическо приложение на явлението електромагнитна индукция: излъчване, магнитотерапия, синхрофазотрони, електрически генератори.
резюме, добавено на 15.11.2009 г
Работа по преместване на проводник с ток в магнитно поле. Изследване на явлението електромагнитна индукция. Методи за получаване на индукционен ток в постоянно и променливо магнитно поле. Природата на електродвижещата сила на електромагнитната индукция. Закон на Фарадей.
презентация, добавена на 24.09.2013 г
Електромагнитната индукция е феноменът на генериране на вихрово електрическо поле от променливо магнитно поле. Историята на откриването на този феномен от Майкъл Фарадей. Индукционен алтернатор. Формула за определяне на електродвижещата сила на индукция.
резюме, добавено на 13.12.2011 г
Електромагнитна индукция. Закон на Ленц, електродвижеща сила. Методи за измерване на магнитна индукция и магнитно напрежение. Вихрови токове (токове на Фуко). Въртене на рамката в магнитно поле. Самоиндукция, ток при затваряне и отваряне на веригата. Взаимна индукция.
курсова работа, добавена на 25.11.2013 г
Електрическите машини като тези, при които трансформацията на енергия се извършва в резултат на явлението електромагнитна индукция, историята и основните етапи на развитие, постиженията в тази област. Създаване на електродвигател с възможност за практическо приложение.
резюме, добавено на 21.06.2012 г
Характеристики на вихровото електрическо поле. Аналитично обяснение на експериментални факти. Закони на електромагнитната индукция и Ом. Явление на въртене на равнината на поляризация на светлината в магнитно поле. Методи за получаване на индукционен ток. Приложение на правилото на Ленц.
презентация, добавена на 19.05.2014 г
Детство и младост на Майкъл Фарадей. Първи стъпки в Кралския институт. Първите самостоятелни изследвания на М. Фарадей. Закон за електромагнитната индукция, електролиза. Болест на Фарадей, скорошна експериментална работа. Значението на откритията на М. Фарадей.
резюме, добавено на 06/07/2012
Кратка скица за живота, личното и творческо развитие на великия английски физик Майкъл Фарадей. Изследванията на Фарадей в областта на електромагнетизма и откриването на явлението електромагнитна индукция, формулирането на закона. Експерименти с електричество.
резюме, добавено на 23.04.2009 г
Периодът на обучение на Майкъл Фарадей, първите му независими изследвания (експерименти за топене на стомани, съдържащи никел). Създаването от английски физик на първия модел на електрически двигател, откриването на електромагнитната индукция и законите на електролизата.