28. Принцип действия генератора переменного тока. Вращение рамки в магнитном поле. Обратимость процесса превращения механической энергии в электрическую.
Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования механической энергии в энергию электрического тока. Для этого используют генераторы. Принцип действия генераторов основан на вращении плоской рамки в однородном магнитном поле.
Пусть
в однородном магнитном поле (
)
рамка вращается с угловой скоростью
.Магнитный
поток,
сцепленный с рамкой площадью S
в любой момент времени t:
,
При вращении рамки в ней будет возникать переменная ЭДС индукции, изменяющаяся со временем по гармоническому закону:
. Обратимость
процесса превращения механической
энергии в электрическую. Если
по рамке, помещенной в магнитное поле,
пропускать электрический ток, то на нее
будет действовать вращающий момент
и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, предназначенных для превращения электрической энергии в механическую энергию.
29. Индуктивность контура. Самоиндукция. Токи при замыкании и размыкании цепи. Время релаксации.
Индуктивность – физическая величина, характеризующая магнитные свойства электрической цепи.
Индуктивность контура определяется магнитным потоком, сцепленным с контуром, когда ток, создающий этот поток равен единице:
. (7)
Единица индуктивности: 1 Гн = 1 Bб/A.
1 Гн – индуктивность такого контура, магнитный поток самоиндукции которого при токе 1 А равен 1 Вб.
Индуктивность контура зависит от геометрической формы контура, его размеров и магнитной проницаемости среды, в которой он находится. Рассмотрим это на примере соленоида.
самоиндукция – возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока
Экстратоки самоиндукции – дополнительные токи за счет возникновения ЭДС самоиндукции при всяком изменении силы тока в цепи. Они направлены противоположно току, создаваемому источником. При выключении источника тока экстратоки имеют такое же направление, что и ослабевающий ток. Следовательно, наличие индуктивности в цепи приводит к замедлению исчезновения или установления тока в цепи
Вывод: сила тока при размыкании цепи убывает по экспоненциальному закону
Таким образом, в процессе включения источника тока нарастание тока в цепи задается функцией
|
Время релаксации |
Механические колебания [ Физика ] | ||
|
| ||
|
|
| ||
|
|
|
30. Взаимная индукция. Трансформаторы: устройство и принцип работы. Типы трансформаторов.
Взаимная индукция – явление возникновения ЭДС в одном из контуров при изменении силы тока в другом.
Единица измерения взаимной индуктивности – генри (Гн).
Явление взаимной индукции лежит в основе работы трансформаторов.
Трансформатор - это устройство, применяемое для повышения или понижения напряжения переменного тока.
Трансформатор
состоит из двух обмоток, одна из которых
называется первичной (число витков
),
вторая – вторичной (число витков
).
Обе обмотки укреплены на общем замкнутом
железном сердечнике
Принцип работы трансформатора. Работа трансформатора, как уже упоминалось, основана на явлении взаимной индукции. Переменный ток I1 первичной катушки создает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф. Изменение этого потока вызывает во вторичной обмотке появление ЭДС взаимной индукции, а в первичной – ЭДС самоиндукции
Коэффициент трансформации. Отношение числа витков показывающее во сколько раз ЭДС во вторичной обмотке трансформатора больше (или меньше), чем в первичной, называется коэффициентом трансформации
.
Типы
трансформаторов.
Пренебрегая потерями энергии, которые
в современных трансформаторах не
превышают
и связаны в основном с выделением в
обмотках джоулевой теплоты и появлением
вихревых токов, и, применяя закон
сохранения энергии, можно записать, что
мощности тока в обеих обмотках
трансформатора практически одинаковы:
,
откуда учитывая соотношение (16) найдем
,
т.е. токи в обмотках обратно пропорциональны числу витков в этих обмотках.
Если
,
то трансформатор повышающий (увеличивает
переменную ЭДС и понижает ток);
Если
,
то трансформатор понижающий (уменьшает
ЭДС и повышает ток).