23. Правило Ленца. Понятие о потокосцеплении.

Отрицательный знак в выражении свидетельствует о том, что ЭДС, индуцируемая в контуре, стремится вызвать токи, препятствующие изменению магнитного потока. Следовательно, индуцированная в контуре ЭДС и ток всегда имеют такое направление, при котором они препятствуют причине, их вызывающей.Это положение выражает сформулированный Ленцем закон о направлении индуцированного тока.

На рисунке а) показан виток, в который сначала вводят постоянный магнит. При этом магнитное поле увеличивается, ▲Ф/▲t> 0. В витке индуцируемая ЭДС и ток такого напряжения, при котором магнитное поле витка препятствует нарастанию внешнего магнитного поля, т.е. магнитный поток витка Фв имеет направление, противоположное направление магнитного поля постоянного магнита. Когда постоянный магнит выводят из витка, магнитное поле уменьшается, ▲Ф/▲t< 0. Ток, возникающий в витке, создает магнитный поток, препятствующий убыванию магнитного поля постоянного магнита.

Потокосцеплением называется сумма потоков самоиндукции всех витков катушки:

.

К определению потокосцепления и индуктивности катушки.

24. Индуктивность и явление самоиндукции.

Когда магнитная проницаемость среды постоянна, между потокосцеплением и создающим его током I существует линейная зависимость:

, где

L –коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью катушки.

Единицей индуктивности является генри (Гн).

ЭДС el называют ЭДС самоиндукции, а рассмотренное явление возникновения ЭДС в катушке вследствие изменения тока в этой катушке - самоиндукцией.

25.Определение эдс самоиндукции. Расчёт индуктивности.

ЭДС el называют ЭДС самоиндукции. ЭДС самоиндукции, согласно принципу Ленца, препятствует изменению тока в катушке, поэтому ток достигает установившегося значения I=U / Rк постепенно. Если замкнуть катушку на резистор, то ток в цепи не исчезает мгновенно, так как ЭДС самоиндукции препятствует его уменьшению.

Расчёт индуктивности:

Так как , то .

Схема индуцирования ЭДС самоиндукции в катушке.

26.Взаимная индукция и её использование в технике.

В том случае, когда переменное магнитное поле, созданное током одной катушки, пересекает витки другой катушки, и наоборот, на зажимах последней катушки возникает ЭДС, которую называют ЭДС взаимоиндукции.

Явление взаимоиндукции находит широкое применение в различных электро - и радиотехнических устройствах. В частности, оно используется для трансформации электроэнергии в целях переменного тока.

Однако это явление может проявлять себя и как вредное. Например, в сердечнике катушки или трансформатора за счет явления взаимоиндукции возникает кольцевой ток , который называют Вихревым. Протекание вихревых токов в сердечнике вызывает большие тепловые потери.

27.Параметры и формы представления переменного тока.

Переменным называется ток, изменение которого по значению и направлению повторяется через равные промежутки времени.

Параметры:

1.Мгновенные значения тока, напряжения, ЭДС – их значения в любой момент времени:

2.Амплитудное значение тока Im, напряжения U_m, ЭДС Е_т —максимальные значения мгновенных величин i, и и е

3.Период Т – промежуток времени, в течение которого ток совершает полное колебание и принимает прежнее по величине и знаку мгновенное значение. Период выражают в секундах (с), миллисекундах (мс) и микросекундах (мкс).

4.Угловая скорость характеризует скорость вращения катушки генератора в магнитном поле. На практике для получения нужной частоты при относительно малой угловой скорости генераторы имеют несколько пар полюсов.

5. Циклическая частота- величина, обратная периоду Т.

f=l/T,

Единицей циклической частоты является герц (Гц): [/]= 1/с = 1 Гц.

6.Действующие значения тока, напряжения и ЭДС.

Для измерения переменного тока, напряжения и ЭДС вводят понятие действующе­го значения. Переменный ток сравнивают с постоянным по тепловому действию. Если положение реостатов подобрано так, что количество теплоты, выделяемой в схемах на резисторе R, оказывается одинаковым, то можно считать, что и токи в схемах одинаковы.

Таким образом, действующее значение переменного тока равно такому постоянному току, который за вре­мя, равное одному периоду, выделяет на данном резисторе одинаковое количество теплоты с переменным током.

28.Активное, индуктивное и ёмкостное сопротивление в цепи переменного тока, векторные диаграммы токов и напряжений при последовательном соединении.

Цепь с активным сопротивлением:

На зажимах цепи переменного тока действует напряжение U=Um sin ωt/ R= lm sin ωt,

где lm=Um/ R представляет собой выражение закона Ома для амплитудных значений. Разделив левую и правую части этого выражения на корень из 2, получим закон Ома для действующих значений:

I=U/ R

Сопоставляя выражения для мгновенных значений тока и напряжения, приходим к выводу, что токи и напряжения в цепи с активным сопротивлением совпадают по фазе.

Цепь с индуктивностью:

Под действием синусоидального напряжения в цепи с индуктивной катушкой без ферромагнитного сердечника проходит синусоидальный ток i = Im sin ωt. В результате этого вокруг катушки возникает переменное магнитное поле и в катушке U наводится ЭДС самоиндукции.

Введем закон Ома для этой цепи. Из выражения Um= lm ω L следует, что lm=Um/ (ω L)

Пусть w L= 2π f L= X_{L ,} где

X_L - индуктивное сопротивление цепи. Тогда получим выражение

lm = Um/ X_L ,

которое является законом Ома для амплитудных значений.

Цепь с емкостью:

Выражение закона Ома можно представить в следующем виде:

для амплитудных значений:

l m=Um / X c;

для действующих значений:

I= U/ X c

Из формулы следует, что емкостное сопротивление X c уменьшается с ростом частоты f. Это объясняется тем, что при большей частоте поперечное сечение диэлектрика в единицу времени протекает большее количество электричества при том же напряжении и, что эквивалентно уменьшению сопротивления цепи.