Занятие 29 Электромагнитная индукция.

а) Явление электромагнитной индукции:

Если проводник без тока перемещать в поле постоянного магнита, то на концах проводника возникает электродвижущая сила. То есть проводник становится источником электрической энергии. Это явление называется явлением электромагнитной индукции.

Индуктированная э. д. с. возникает в следующих трех слу­чаях:

- Когда движущийся проводник пересекает неподвижное магнитное поле или, наоборот, перемещающееся магнитное поле пересекает неподвижный проводник; или когда проводник и магнитное поле, двигаясь в пространстве, перемещаются один отно­сительно другого.

- Когда .переменное магнитное поле одного проводника, дей­ствуя на другой проводник, индуктирует в нем э. д. с. (взаимо­индукция).

- Когда изменяющееся магнитное поле проводника индукти­рует в нем самом ЭДС,

(самоиндукция).

Таким образом, всякое изменение во времени величины маг­нитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (виток, рамку), сопро­вождается появлением в проводнике . индуктиро­ванной ЭДС.

б) Определение величины и направления индуктированной эдс:

Рис.29.1. Определение направления ЭДС в движущемся проводнике

Направление индукти­рованной ЭДС зависит от направления движения проводника и от направ­ления магнитного поля.

Для определения на­правления индуктирован­ной ЭДС в проводнике служит

правило правой руки:

Если мыс­ленно расположить пра­вую руку в магнитном поле вдоль проводника так, чтобы магнитные ли­нии, выходящие из северного полюса, входили в ладонь, а боль­шой отогнутый палец совпадал с направлением движения про­водника, то четыре вытянутых пальца будут показывать направ­ление индуктированной ЭДС в проводнике (см. рис.28. 1.).

Величина индуктированной ЭДС находится по формуле:

Где: е – индуктированная эдс, В.

В – магнитная индукция магнита, Тл.

l – длина проводника, м.

v – скорость движения проводника, м/с.

α – угол между магнитными линиями и проводником, °.

Занятие 30 Самоиндукция

а) Явление самоиндукции.

Рис.30.1. Схема опыта.

При замыкании выключателя Кл в цепи с катушкой и лампочкой возникнет электрический ток , однако лампочка загорается не сразу после замыкания контактов выключателя. Это запаздывание загорания лампочки объясняется явлением самоиндукции при протекании электрического тока по виткам катушки.

С появлением тока вокруг проводника возникает маг­нитное поле, индукционные линии которого пересекают витки катушки и индуктируют в них ЭДС.

Эта ЭДС называется ЭДС самоиндукции.

Так как всякая индуктированная ЭДС направлена против причи­ны, ее вызвавшей, а этой причиной будет ЭДС источника, то ЭДС самоиндукции будет направлена против ЭДС источника.

Таким образом, ток устанавливается в цепи не сразу. Толь­ко когда магнитный поток установится, пересечение проводни­ка магнитными линиями прекратится и ЭДС самоиндукции ис­чезнет. Тогда в цепи будет протекать постоянный ток.

Рис. 30.2. График нарастания тока в цепи с учетом э. д. с. самоиндукции

б) Индуктивность цепи.

При размыкании цепей, содержащих большое количество витков и массивные стальные сердечники или, как говорят, об­ладающих большой индуктивностью, ЭДС самоиндукции мо­жет быть во много раз больше ЭДС источника напряжения.

Следует учитывать, что ЭДС самоиндукции проявляет себя не только в моменты включения и выключения цепи, но также и при всяких изменениях тока.

Величина ЭДС самоиндукции зависит от скорости измене­ния тока в цепи и определяется выражением :

Где: –скорость изменения тока в цепи, А/с.

L–коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью, Гн (генри)

1 генри = 10³ миллигенри (мГн) = 10⁶ микрогенри (мкГн).

Знак "-" говорит о том, что эдс самоиндукции всегда направлена встречно эдс источника основного тока.

Величина ЭДС самоиндук­ции зависит от индуктив­ности самой цепи. Цепями с боль­шой индуктивностью являются обмотки генераторов, электродви­гателей, трансформаторов и ин­дукционных катушек, обладаю­щих стальными сердечниками.

Меньшей индуктивностью обла­дают прямолинейные провод­ники. Короткие прямолинейные проводники, лампы накаливания и электронагревательные приборы (печи, плитки) индуктивностью практически не обладают и появления ЭДС самоиндук­ции в них почти не наблюдается.

Занятие 31 Взаимоиндукция

а) Явление взаимоиндукции.

Рис.31.1. Магнитосвязанные катушки

Если по одной из двух магнитносвязанных катушек (см. рис.29.1.) пропустить переменный ток, то на концах обмотки второй катушки появится электродвижущая сила.

Это явление называется взаимоиндукцией.

Величина эдс взаимоиндукции зависит от параметров обеих катушек, а также от параметров магнитной среды между катушками.

Эта магнитная взаимосвязь выражается коэффициентом магнитной взаимосвязи М.

Предположим, что изменяется ток i₁ в первой катушке. ЭДС взаимоиндукции е₂ во второй катушке пропорциональна скорости изменения этого тока:

Аналогично, при изменении тока i₂ ЭДС взаимоиндукции

В том и другом случае коэффициентом пропорциональности является взаимоиндуктивность системы М.

Знак "-" в применении к такой системе указывает на то, что изменение тока в одной катушка встречает противодействие со стороны другой катушки.

Занятие 32 Контрольная работа ЭТ У32

Контрольные вопросы:

1. Назовите способы определения магнитного поля проводника с током.

2. Дайте определение и напишите формулу магнитной индукции.

3. Опишите правило и приведите чертеж для направления магнитной индукции проводника с током

4. Дайте определение напряженности магнитного поля.

5. Дайте определение и напишите формулу магнитного потока.

6. Дайте определение ферромагнетикам и диамагнетикам.

7. Приведите формулу для определения магнитной индукции ферромагнетиков.

8. Что является характеристиками магнитных материалов?

9. Опишите опыт получения петли Гистерезиса?

10. Чем отличаются друг от друга магнитомягкие и магнитотвердые материалы?

11. Начертите петлю гистерезиса магнитотвердого материала и укажите на ней величину остаточной магнитной индукции.

12. Начертите петлю гистерезиса магнитотвердого материала и укажите на ней величину коэрцитивной силы.

13. Приведите и объясните формулу для определения магнитодвижущей силы.

14. Напишите и объясните формулу первого закона Кирхгофа для расчета магнитных цепей.

15. Напишите и объясните формулу второго закона Кирхгофа для расчета магнитных цепей.

16. Напишите и объясните формулы для определения магнитного сопротивления участка магнитопровода.

17. Что такое кривая намагничивания и для каких целей она используется?

18. Дайте определение и напишите формулу силы Ампера.

19. Приведите рисунок и правило для определения направления действия силы Ампера.

20. Опишите явление электромагнитной индукции.

21. Напишите формулу для определения величины ЭДС электромагнитной индукции.

22. Приведите рисунок и правило для определения направления действия ЭДС электромагнитной индукции.

23. Опишите явление самоиндукции.

24. Дайте определение и объясните понятие индуктивности цепи.

25. Опишите явление взаимоиндукции.

26. Напишите формулу для определения ЭДС самоиндукции и объясните ее.

Примечание: Каждому учащемуся необходимо решить задачу, предложенную преподавателем.