Принцип Ленца (1833г)
Индуктированная ЭДС имеет такое направление, при котором созданный ею ток противодействует причине, вызвавшей эту ЭДС.
Это противодействие осуществляется через взаимодействующие магнитные потоки.
Когда постоянный магнит вводят в виток, магнитное поле увеличивается. Ток, возникающий в витке, создает магнитный поток, препятствующий нарастанию магнитного поля. |
Когда постоянный магнит выводят из витка, магнитное поле уменьшается. Ток, возникающий в витке, создает магнитный поток, препятствующий убыванию магнитного поля. |
Эдс самоиндукции
Всякое изменение тока в цепи (в катушке) сопровождается изменением магнитного потока, => возникновением ЭДС в этой цепи (катушке).
|
ЭДС в проводнике индуцируется в результате изменения тока в этом проводнике. При чем, ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в этом проводнике
|
Эдс взаимоиндукции
|
Взаимная индукция - это возникновение ЭДС индукции в одной катушке при изменении тока в другой катушке:
|
– взаимная
индукция двух катушек
Вихревые токи
В результате взаимоиндукции в ферромагнитных сердечниках катушек, трансформаторов, реле возникают вихревые токи (токи Фуко). Вихревые токи вызывают большие тепловые потери. Для уменьшения этих потерь сердечники набирают из тонких, изолированных друг от друга листов электротехнической стали с большим удельным сопротивлением.
Вихревые токи в массивном сердечнике
|
Вихревые токи в сердечнике, набранном из изолированных листов
|
Вихревые токи находят также полезное применение для плавки и закалки металлов (индукционный нагрев), для перемешивания расплавленного металла, в насосах для перекачки металла, в успокоителях колебаний стрелок измерительных приборов, в электромагнитных тормозах и т.д.
Лабораторная работа №3 Исследование неразветвленной цепи переменного тока с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
Цель работы:
Практически и уяснить физические явления, происходящие в цепи переменного тока.
Рассчитать параметры элементов электрической цепи.
Построить по опытным данным векторные диаграммы.
Приборы и оборудование:
Источник переменного тока.
Вольтметр переменного тока 150В – ИП1.
Ваттметр – ИП2.
Миллиамперметр переменного тока 300 мА – ИП3.
Конденсаторы по 4мкФ, 400В – CI ... СЗ
Катушка индуктивности с сердечником – L.
Порядок выполнения работы:
Соберите схему согласно рисунку:
Подключите схему к клеммам питания однофазного переменного тока.
Установите с помощью автотрансформатора входное напряжение 44 В.
Измерьте ток в цепи I, напряжения Uк, UC, UL и активную мощность Р (показания ваттметра необходимо умножить на 0,02) при включении емкостей 4, 6, 8 мкФ и индуктивности без сердечника и с сердечником.
Изменяя положение сердечника в катушке индуктивности, добейтесь резонанса для емкости 6 мкФ (максимум показания тока в цепи) и измерьте ток в цепи I, напряжения Uк, UC, UL и активную мощность Р (показания ваттметра необходимо умножить на 0,02).
По результатам измерений вычислите: RL, XL, , ХC, L, S, Q, cos φ, φ:
;
;
;
;
;
;
;
;
;
.
При резонансе напряжений:
;
;
.
Результаты наблюдений и вычислений внесите в таблицу:
№
п/п
Данные наблюдений
Результаты вычислений
Uвх
(В)
I
(мA)
P
(Вт)
Uк
(В)
Uс
(В)
UL
(В)
RL
(Ом)
ZL
(Ом)
XL
(Ом)
L
(Гн)
Xc
(Ом)
Zк
(Ом)
S
(ВА)
cos φ
Q
(ВАр)
1.
2.
3.
Для всех опытов построить векторные диаграммы тока и напряжений.
Контрольные вопросы:
От каких величин зависит сдвиг фаз между напряжением и током?
Как определяются активное, реактивное индуктивное, реактивное емкостное и полное сопротивления цепи переменного тока?
Какое явление называют резонансом напряжений? Характерные признаки резонанса напряжений.
Чему равна резонансная частота, если известны индуктивность и емкость цепи?
Чему равен коэффициент мощности при резонансе?