Тема: Общие сведения об электромагнетизме план

1. Физическая суть явления электромагнитной индукции

2. Величина индуцированной ЭДС

3. Потокосцепления

4. Использование явления электромагнитной индукции в технике

5. Явление самоиндукции

6. Энергия магнитного поля

7. Вихревые токи

Литература

Данилов Н.А., Иванов Н.М., «Общая электротехника с основами электроники», М .: 2005.

Гаврилов В.А. «Общая электротехника с основами электроники», М .: 1980

Физическая суть явления электромагнитной индукции

Явлением елекипромагнитнои индукции называется виникнення ЭДС в проводнике при пересечении проводником магнитних силовых линий или при изменении величины магнитного потока, пронизывающего контур.

Изменение величины магнитного потока внутри катушки вызывает наведення ЭДС.

Для определения направления ЭДС, индуцированной в контуре или в катушке, что возникает при изменении магнитного потока в них используется правило Ленца:

Индуцированная ЕPC всегда направлена ​​так, что своим смрумом и магнитным потоком противодействует причине, что ее вызвало

Например, если постоянный магнит вносится в катушку то в ней возникает индукционный ток такого направления, противодействует движения магнита к катушке, то есть сверху катушки возникает одноименный полюс, отталкивает магнит Если магнит, который находился внутри катушки, отдаляется от нее, то направление индукционного тока будет таким, еще сверху катушки возникает противолежащий полюс, который притягивает магнит к катушке, то есть препятствует его удалению, что, в свою очередь, и было причиной возникающую тока

Величина индуцированной эдс

Величина индуцированной ЭДС при перемещении проводника в магнитном поле определяется по формуле

е=Blv sinα,

где е - индуцированная ЭДС, В; v- скорость движения проводника, м / с; l - длина проводника, м; α - угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением движения проводника, градус.

При перемещении проводника под углом 90 ° к направлению магнитной индукции поля индуцированная ЭДС имеет максимальную величину, sin 90 ° = 1 при других углах движения величина ЭДС меньшая. Это объясняется тем, что при перемещении под углом 90 ○ проводник за единицу времени пересекает самую киль¬кисть магнитных силовых линий.

Когда индуцированная ЭДС возникает в контуре или внутри катушки с счет магнитного потока, меняется, то величина ЭДС зависит от скорости изменения магнитного по¬току и определяется по формуле

где e - индуцированная ЭДС, В; dФ = Ф1-Ф2 - прирост магнитного потока, Вб; dt = t1-t2 прирост времени: dФ / dt - скорость изменения магнитного потока, убьет / с.

Знак «минус» отображает физическую суть правила Ленца, то есть противодействие индуцированной ЭДС причине, что ее вызвало. Вообще электромагнитная индукция - это явление перетво¬рення механической энергии в электрическую.

Потокосцепления

Если через катушку проходит ток, то образуется магнитный поток Ф, сцепленный с витками катушки N. Если все магнитные линии сцеплении со всеми витками катушки (см. Рис.), То потокосцепления выражается формулой

Ψ = NФ,

где Ψ - потокосцепления, Вб.

Если магнитный поток меняется, то изменение потокосцепления определяется так:

Ψ = NdФ,

Тогда индуцированной ЭДС можно выразить через потокосцепления

Закон электромагнитной индукции выражается так: электродвижущая сила, индуцируется в замкнутом контуре при изменении сцепленного с ним магнитного потока, равна скорости изменения потокосцепления.

Использование явления электромагнитной индукции в технике

Явление электромагнитной индукции широко применяется в технике, например на электростанциях в генераторах большой мощности, которые превращают механическую энергию и электрическую. Это явление применяют также в устройствах, работающих с достаточно малыми мощностями (звукознимачi электропроигрывателей, которые обеспечивают воспроизведение грампластинок; магнитофоны; электродинамические микрофоны) Мощности развивающихся в этих устройствах, измеряются долями микроватт.

Явление самоиндукции

Если с помощью потенциометра изменять напряжение, подаваемое на тороидальных катушку, то при изменении величины тока в обмотке катушки меняется магнитный поток, и поэтому в катушке индукуватиметься ЭДС, называется ЭДС самоиндукции.

Саяомдукциею называется явление возникновения в проводнике или в катушке ЭДС, которая образуется в результате изменения собственного тока и созданного им магнитного потока.

Явление самоиндукции - это частный случай электромагнитной индукции, оно наблюдается во всех электрических ко¬лах, где меняется величина тока. В цепях переменного тока ЭДС самоиндукции возникает непрерывно, а в цепях постоянного тока - только в трех случаях, а именно:

при замыкании цепи, поскольку ток в цепи возрастает от нуля до некоторой величины, определяется по закону Ома;

при размыкании цепи, поскольку ток уменьшается от существующей величины до нуля;

при изменении величины тока с помощью реостата или потенциометра.

Направление ЭДС самоиндукции определяется по правилу Ленца, то есть при увеличении величины тока в цепи возникает ЭДС самоиндукции, противоположная по направлению к току, так, что противодействует его росту, который является причиной возникновения ЭДС.

Если ток в цепи уменьшается, то ЭДС самоиндукции имеет тот же направление, что и ток, уменьшается, то есть препятствует его уменьшению. Таким образом, ЭДС противодействует уменьшению тока, поддерживая его.

коэффициент самоиндукции и индуктивность обозначается буквой Д и Единицей индуктивности является генри (Гн).

Формула ЭДС самоиндукции часто спрашивают так:

Отсюда величина ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока и индуктивности катушки.

Рассмотрим физическую суть индуктивности L, определяется формулой

Из формулы L = фn / I следует, что индуктивностью катушки называется величина, характеризующая способность данного катушки создавать определенную величину магнитного пото¬ку при токе в катушке 1 А.

Итак, чем больше индуктивность катушки, тем больше величина магнитного потока, созданного током, и тем больше ЭДС самоиндукции при данной скорости изменения тока.

Если в формуле L = фn / I взять единицы величин N, Ф, И, может L = 1 генри. Отсюда единица индуктивности один генри - это индуктивность такого контура, с которым сцеплен магнит¬ний поток один вебер при токе в контуре в один ампер.

Индуктивность катушки равна одному генри, если в ней при изменении тока со скоростью один ампер за одну се¬кунду индуцируется ЭДС самоиндукции в один вольт.

В электронных схемах часто используют катушки с индуктивностью, значительно меньше одного генри, а именно, моли и микрогенри 1 Гн = 103 мГн; 1 Гн = 106 мкГн. В формуле Ldi / dt можно заменить Ldi на dΨ. Тогда ЭДС самоиндукции определится так, как и для электромагнитной индукции:

На практике иногда необходимы безиндукцийни катушки, в которых L = 0 и при изменении тока в которых не возникает ЭДС самоиндукции. Чтобы получить такие катушки, их обмотки выполняют бифилярной, то есть когда в соседних витках катушки ток имеет противоположные направления и магнитные потоки созданные этими витками, имеют противоположные направления. Тогда общий магнитный поток катушки равен нулю. Следовательно, при изменении тока в витках катушки ЭДС самоиндукции не возникает.

Чтобы получить катушки с переменной индуктивностью, в таких котущках индуктивность меняют следующими способами:

1) меняют магнитную проницаемость посредством внесения в катушку или вынесением из нее различных сердечников

2) изменяют количество витков катушки с помощью переключателя.

3) применяют устройство, называемое вариометром.