Потокосцепление и магнитный поток
Магнитным потоком (потоком вектора магнитной индукции через площадку dS) называется скалярная физическая величина, равная:
. (3.27)
.
1Вб – магнитный поток, проходящий сквозь плоскую поверхность площадью 1м2, расположенную перпендикулярно однородному магнитному полю, индукция которого равна 1Тл.
Магнитный поток сквозь один виток соленоида площадью S равен
. (3.28)
Полный магнитный поток, сцепленный со всеми витками соленоида, называется потокосцеплением
.
(3.29)
3.2. Определение направлений некоторых электрических величин Электрический ток
Для правильного (однозначного) описания процессов в электрической цепи необходимо знать не только значения величин, но и их направления.
За направление тока принято движение положительных зарядов, т.е. от большего потенциала к меньшему.
Потенциал А больше потенциала В.
Рис. 3.9. Направление тока
Направление тока i – от А к В (рис. 3.9).
Напряжение и эдс
Направление напряжения в элементе электрической цепи совпадает с направлением тока в данном элементе (рис. 3.10).
Рис. 3.10. Направление тока и напряжения
Направление тока i и напряжения u – от А к В.
Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (сила Ампера)
Магнитное поле оказывает на рамку с током ориентирующее действие. Следовательно, вращающий момент, испытываемый рамкой, есть результат действия сил на отдельные ее элементы. Ампер установил, что сила dF, с которой магнитное поле действует на элемент проводника dl с током, находящегося в магнитном поле равна:
, (3.30)
где В – вектор магнитной индукции;
dl – вектор, по модулю равный dl и совпадающий по направлению с током.
Направление вектора dF определяется по правилу левой руки.
Модуль силы Ампера вычисляется по формуле:
, (3.31)
где α – угол между векторами dl и В.
Закон Ампера применяется для определения силы взаимодействия двух токов.
Эдс индукции (самоиндукции)
Явление самоиндукции заключается в появлении ЭДС индукции в самом проводнике при изменении тока в нем. ЭДС самоиндукции прямо пропорциональна скорости изменения тока в проводнике.
, (3.32)
где L – коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью.
ЭДС источника электрической энергии (ЭДС самоиндукции) направлено внутри источника (внутри катушки индуктивности) в сторону большего потенциала.
Катушка индуктивности подключается к источнику. Сила тока возрастает. Проводник находится в переменном магнитном поле, созданным самим проводником. Возникает ЭДС самоиндукции, которая старается сдержать нарастание тока.
3.3. Формулы некоторых электрических величин
Связь между линейными и фазными токами (напряжениями) в трехфазных системах (соединение звезда и треугольник)
Схема «звезда». Концы трех фаз соединяются в одну точку. Напряжение между началами фаз называется линейным.
Рис. 3.11. Напряжения при соединении по схеме «звезда»
,
.
Фазные напряжения равны по величине, но сдвинуты по фазе на 120° (рис. 3.11).
Схема «треугольник». Начало одной фазы соединяется с концом другой.
,
.
Фазные токи равны по величине, но сдвинуты по фазе на 120° (рис. 3.12).
Рис. 3.12. Токи при соединении по схеме звезда