Задания для студентов на 18.11.20. гр. 108 УД 01 Основы электротехники

108. УД 01. Основы электротехники.

Преподаватель; В. П. Шкитенков. Электронный адрес почты schkitenkoff@yandex.ru.

Задание выдано 18.11.2020г. Задание выполнить до 21.11.2020г

Раздел: Электромагнитные явления.

Тема: Явление и ЭДС электромагнитной индукции. Правило Ленца. Преобразование механической энергии в электрическую. Самоиндукция. Индуктивность.

Задание:

I. Повторение пройдённого материала по теме: «Магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля.».

1. Вариант выполнить рисунки эскизно от руки с указанием соединений.

2. Вариант расписать (ПРИМЕР: Для получения направления силы, показанной на рис. соединяются зажимы 2 и 5, 3 и 4, и тд)

«СКАНИРОВАТЬ или СНЯТЬ ПЕРЕСЛАТЬ НА schkitenkoff@yandex.ru

II. Переписать в лекционную тетрадь лекцию. Изучить.

Электромагнитная индукция.

Электромагнитная индукция - явление образования электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, пересека­ющем при движении силовые линии магнитного поля. ЭДС электромагнитной индукции пропорциональна вели­чине индукции магнитного поля В, активной длине про­водника l и скорости его движения v и зависит от угла между направлением магнитных линий и направлением движения проводника.

Величина ЭДС Е электромагнитной индукции опре­деляется по формуле:

.

где Е - электродвижущей силы (ЭДС), В;

В - магнитная индукция Тл;

l - длина проводника, м;

v - скорость, м/с;

α - угол между направлением магнитных линий и направлением движения проводника.

Закон электромагнитной индукции может быть представлен другой формулой, имеющей более общий вид:

Т.е. ЭДС, индуктируемая в цепи при изме­нении магнитного потока, проходящего через поверхность, ограниченную контуром цепи, равна скорости изменения магнитного потока, взятой с отрицательным знаком.

Знак минус указывает на то, что ток, созданный ЭДС индукции, препятствует причине, вызвавшей эту ЭДС.

Для катушки с w витками, каждый из которых связан с магнитным потоком Ф, ЭДС равна скорости измене­ния потокосцепления:

Произведение числа витков и магнитного потока, про­низывающего их, называется потокосцеплением:

Следовательно, индуктированная в катушке ЭДС:

Эта формула, выражающая закон электромагнитной индукции, является исходной для определения ЭДС, ин­дуктируемых в обмотках электрических машин и аппа­ратов.

Направление индуктированной ЭДС определяется правилом правой руки. Если расположить правую руку между полюсами магнита так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуктированной ЭДС.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе принципа действия электрического генератора, т. е. ма­шины, в которой происходит преобразование механиче­ской энергии первичного двигателя (паровые и водяные турбины, двигатели внутреннего сгорания) в электриче­скую.

Правило правой руки. Рисунок определение на­правления индуктирован­ной ЭДС в проводнике

Электрические токи индуктируются не только в изолированных проводниках и обмотках, но и в сплошных металлических частях генераторов, электромагнитных аппаратов и механизмов, которые подвергаются действию изменяющихся магнитных полей. Эти токи замыкаются непосредственно в проводящей массе и называются вих­ревыми. Они вызывают размагничивающее действие и на­гревание сплошного сердечника. Для уменьшения вред­ного действия вихревых токов сердечники электрических машин и аппаратов изготовляют из тонких листов стали с изолирующими прокладками между ними.

Пример. Определить ЭДС, индуктированную в проводнике длиной l = 35 см, перемещающемся со скоростью v = 10 м/с под углом α = 45° к магнитным линиям. Магнитная индукция поля В = 1,2 Т, sin 45°    0,7

Решение. ЭДС, индуктированная в проводнике:

.

Самоиндукция и индуктивность

Проходящий по катушке ток создает вокруг каждого витка магнитное поле. Таким образом, каждый виток пронизывается собственным магнитным потоком, который называется потоком самоиндукции. Сумма потоков всех витков катушки характеризуется потокосцеплением само­индукции и обозначается Ψ_L.

Потокосцепление:

где L - коэффициент пропорциональности, называемый индуктивностью, Гн.

Единицей измерения индуктивности является генри (Г): 1 Гн = 1 В ∙ 1 с/1 А, т. е. один генри - это индуктивность такой цепи, в которой при равномерном изменении тока на один ампер в секунду индуктируется ЭДС самоиндукции в один вольт. 1 миллигенри (мГн) = 0,001 Гн = 10^-3 Гн.

Индуктивность является параметром, который характе­ризует катушку с точки зрения создания ЭДС самоин­дукции.

Изменение тока в цепи по величине или направлению вызывает изменение магнитного потока и потокосцепления и ведет к возникновению в цепи ЭДС, которая называется ЭДС самоиндукции (e_L). Для катушки индуктивности:

где Δi  -  изменение тока за время Δt.

Самоиндукцию можно наблюдать при замыкании или размыкании цепи тока. В момент замыкания магнитный поток, создаваемый проходящим по цепи током, увеличивается, а появляющаяся ЭДС самоиндукции препятствует нарастанию тока. В момент размыкания вследствие исчезновения магнитного потока в цепи индуцируется ЭДС самоиндукции, которая стремится поддерживать неизменное значение тока.

Наведение ЭДС в одной катушке, вызванное изменением тока в другой, называется взаимоиндукцией.

Задания выполнять письменно в лекционной тетради переснять или отсканировать переслать на почту schkitenkoff@yandex.ru.

Если, что непонятно пишите на почту schkitenkoff@yandex.ru.

С уважением Владимир Петрович.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Г.В. Ярочкина. Основы электротехники М «Академия» 2015.

Электронные ресурсы.

1. https://studopedia.ru/24_32315_osnovnie-svoystva-i-harakteristiki-magnitnogo-polya.html