6. Преобразование электрической энергии в механическую. Принцип работы электродвигателя

Рассмотрим провод с током, расположенный в однородном магнитном поле. На провод с током со стороны магнитного поля будет действовать электромагнитная сила , направление которой определяется по правилу левой руки.

Под действием этой силы проводник с током будет перемещаться, развивая механическую мощность. Электрическая мощность источника посредством магнитного поля преобразуется в механическую мощность, развиваемую проводником при движении под действием силы .

У стройство, преобразующее электрическую энергию в механическую, принцип действия которого основан на выталкивании провода с током из магнитного поля, называется электродвигателем. Простейшим электродвигателем является провод с током, расположенный в магнитном поле. Однако при перемещении провода с током в магнитном поле под действием силы он будет пересекать магнитные линии и в проводе с током наводится э.д.с., направление которой определяем по правилу правой руки. Эта э.д.с. направлена встречно приложенному напряжению и называется противо-э.д.с. и ослабляет ток в проводе:

где ─ напряжение источника, В;

─ противо-э.д.с., В;

─ сопротивление провода, Ом.

7. Явление самоиндукции. Индуктивность

Явление возникновения э.д.с. в контуре при изменении проходящего по этому контуру тока, называется самоиндукцией. Э.д.с. самоиндукции возникает в любом замкнутом контуре, если в нем изменяется ток и определяется по формуле:

где ─ э.д.с. самоиндукции, В;

─ коэффициент пропорциональности, индуктивность, Гн;

─ скорость изменения тока.

Индуктивность характеризует свойство электрической цепи образовывать потокосцепление при протекании тока:

где ─ потокосцепление - это произведение магнитного потока на число витков, охваченных этим потоком.

Индуктивность катушки зависит от ее размеров, числа витков и магнитной проницаемости среды:

где ─ абсолютная магнитная проницаемость,

─ число витков;

─ сечение сердечника катушки, м²;

─ ее длина, м.

Наличие ферромагнитных материалов в катушках увеличивает их индуктивность. Единицей измерения индуктивности в СИ является генри (Гн).

У словное обозначение индуктивности (катушки) на схеме. Обмотки электродвигателей, трансформаторов, генераторов обладают большой индуктивностью.

8. Вихревые точки и их практическое применение

При работе многих электрических машин и аппаратов массивные стальные сердечники перемещаются в магнитном поле или неподвижные сердечники находятся в изменяющемся магнитном поле. В обоих случаях в сердечниках индуктируется э.д.с., под действием которой по ним течет ток.

Ток, индуктированный в сплошных массивных сердечниках, называется вихревым. Замыкаясь в сердечнике, вихревые токи нагревают его. Наличие вихревых токов приводит к непроизводительным затратам большого количества электроэнергии, а также ухудшает условия работы изоляции обмоток, расположенных на сердечнике, из-за его чрезмерного нагрева. По этой причине вихревые токи являются нежелательными. Для уменьшения потерь энергии на вихревые токи массивные сердечники набираются из отдельных тонких , изолированных друг от друга листов. Но можно привести много примеров полезного применения вихревых токов: широкое распространение получил метод индуктивного нагрева и плавки металлов. Работа счетчика электрической энергии основана на взаимодействии индукционных токов с магнитным полем и т.д.

14