Если угол под которым проводник пересекает поле отличается от 900, то

Е = В ∙ V∙ ℓ∙sinα, где α – угол под которым движется проводник по отношению к полю.

Принцип действия электрических машин.

Электрическая машина это машина, с помощью которой можно преобразовать механическую энергию в электрическую (генератор) и электрическую энергию в механическую (двигатель).

Генератор.

Опыт, описанный в прошлый раз, показывает работу электрического генератора. Проводник АБ движется с постоянной скоростью за счёт механической энергии какого-либо первичного двигателя – источника механической энергии. Механическая мощность движения проводника Рмх = F_MX ∙ V, где F_MX – механическая сила первичного двигателя (мускульная сила человека, паровая или водяная турбина, двигатель внутреннего сгорания, ветроагрегат и др.), V – скорость катящегося проводника.

Благодаря электромагнитной индукции в проводнике АБ возникнет ЭДС (Е) и ток (I), по закону Ома для всей цепи , где r - сопротивление проводника АБ, которое в данном случае будет внутренним сопротивлением источника, R – сопротивление внешней цепи. Напряжение U_AБ = Е – I ∙ r =I ∙ R.

С появлением тока в проводнике АБ возникает электромагнитная сила F_M направленная против механической силы F_MX, следовательно, в данном случае сила F_MX – движущая, а сила F_M – тормозная. При постоянной скорости эти силы равны, т.е. F_MX = F_M = B∙I∙l и тогда механическую мощность первичного источника можно выразить как Рмх = F_MX ∙ V = B∙I∙l∙ V , где B – индукция, l – длина проводника в поле, V –скорость проводника.

но B∙ V ∙l= Е и тогда Рмх = Е∙I = Р, где Р – электрическая мощность источника, следовательно механическая мощность первичного двигателя равна электрической мощности источника ( генератора) и т.о. произошло полное преобразование механической энергии в электрическую. На практике мощность первичного двигателя Рмх всегда выше электрической мощности генератора, т.к. всегда существуют потери мощности, например на трение и нагрев машины.

Двигатель

На рис. показана электрическая цепь аналогичная рассмотренной, но вместо внешнего сопротивления к к концам шин подключен источник Е_0,, этот источник вызовет ток, направление которого обусловлено полярностью источника, + источника в т.2, минус в т.1.

. При таком токе ЭДС электромагнитной индукции Е, которая также возникнет в проводнике АБ, будет направлена против тока и такая ЭДС называется противоЭДС. Встречное направление ЭДС и тока является признаком потребления электрической энергии преобразования её в другой вид энергии. С изменением направления тока сила F_M (сила магнитного поля или электромагнитная сила) также изменит направление на противоположное и становится движущей т.к. совпадает с направлением скорости. Теперь противодействие оказывает механическая сила F_MX, например сила трения.

Для проводника АБ с током I, в котором действует ЭДС Е и на концах которого действует напряжение U_АБ, уравнение 2-го закона Кирхгофа будет иметь вид

U_АБ –Е = I ∙ r , откуда I = (U_АБ –Е)/ r.

Проводник Аб является приёмником электрической энергии, его электрическая мощность Р = U_АБ ∙ I , но U_АБ = Е + I ∙ r, откуда Р = Е∙ I + I² ∙ r, учитывая, что Е= В∙V ∙ℓ, а также что F_M = = В ∙ V ∙ I, получим Р= F_M∙V+ I² ∙ r . Из этой формулы видно , что мощность приёмника состоит из механической мощности равной произведению силы на скорость F_M∙V – (это полезная мощность) и электрической мощности, выделяемой в виде тепла I² ∙ r – (это мощность потерь). Для выполнения баланса мощностей мощность источника должна быть равна мощности приёмника Рист = Р или Е₀ I = F_M∙V+ I² ∙ r , т.о. электрическая мощность источника Е₀ I преобразовалась в полезную механическую мощность, которую двигатель развивает, чтобы выполнить работу (например двигатель лебёдки лифта) и мощность потерь, это например то тепло которое отдаёт двигатель окружающей среде.