56. Неразветвленные цепи переменного тока. Векторные диаграммы

Электрическая цепь — совокупность устройств, предназначенных для протекания электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий сила тока и напряжение. В любом участке неразветвленной цепи протекает одинаковый по силе ток, который прямо пропорционален напряжению на концах участка и обратно пропорционален его сопротивлению. Сила тока

определяется по закону Ома.

Векторная диаграмма — графическое изображение значений периодически изменяющихся величин и соотношений между ними при помощи направленных отрезков — векторов.

57. Генератор переменного тока

Генератор переменного тока (альтернатор) является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т.п. Электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока Ф=BS через каждый виток.

58. Фарадеевская и максвелловская трактовка явления электромагнитной индукции. Первое уравнение Максвелла

Из закона электромагнитной индукции Фарадея следует ε = -dФ/dt, где ε - ЭДС электромагнитной индукции; dФ/dt - скорость изменения магнитного потока. В фарадеевской трактовке при изменении магнитного потока, пронизывающего некоторый проводящий контур, в нем возникают ЭДС и индукционный ток. Максвелл предположил, что изменяющееся со временем магнитное поле обусловливает появление в пространстве электрического поля независимо от присутствия в этом пространстве проводящего контура.

Согласно идее Максвелла изменяющееся со временем магнитное поле порождает электрическое поле. Это поле существенно отличается от порождаемого неподвижными зарядами электростатического поля. Электростатическое поле потенциально, его силовые линии начинаются и заканчиваются на зарядах. Электрическое поле, создаваемое переменным магнитным полем, вихревое, его силовые линии замкнуты.

Первое уравнение Максвелла

Интеграл в правой части берется по произвольной поверхности S, опирающейся на контур l (Поскольку в общем случае может быть функцией и координат, то берем частную производную ).

Смысл первого уравнения соответствует максвелловской трактовке явления ЭМИ, то есть изменяющееся со временем магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.

59. Ток смещения. Третье уравнение Максвелла

Ток смещения - величина, пропорциональная скорости изменения переменного электрического поля в диэлектрике или вакууме.

В конденсаторе никакого тока между пластинами нет, а есть переменное электрическое поле.

Второе уравнение Максвелла

Это уравнение выражает тот факт, что силовые линии магнитного поля не имеют источника (нет «магнитных зарядов») и всегда замкнуты и, что оно имеет вихревой характер, поток вектора магнитной индукции равен нулю.

Третье уравнение Максвелла

(6)

Это обобщенный закон полного тока, который подчеркивает тот факт, что магнитное поле может создаваться не только токами проводимости ( ), но и переменным электрическим полем («ток смещения» ).