Что такое магнитная цепь сочетание ферромагнитных элементов и воздушных зазоров

Лекция » Магнитные цепи «

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Магнитной цепью называется устройство, отдельные участки которого выполнены из ферромагнитных материалов, по которым замыкается магнитный поток. Примерами простейших цепей могут служить магнитопроводы кольцевой катушки и электромагнита, изображенного на рис. 6.11, а. Электрические машины и трансформаторы, электромагнитные аппараты и приборы имеют обычно магнитные цепи более сложной формы.

Если же отдельные участки цепи изготовлены из различных ферромагнитных материалов и имеют различные длины и сечения, то цепь — неоднородная.

Магнитные цепи, так же как и электрические, бывают разветвленные (рис. 6.11,6) и неразветвленные (рис. 6.11,а).

В неразветвленных цепях магнитный поток Ф во всех сечениях имеет одно и то же значение.

Разветвленные цепи могут быть симметричными и несимметричными. Цепь, представленная на рис. 6.11,6, считается симметричной, если правая и левая части ее имеют одинаковые размеры, выполнены из одного и того же материала и если МДС I₁W₁ и I₂W₂ одинаковы. При невыполнении хотя бы одного из указанных условий цепь будет несимметричной.

Разобьем неразветвленную магнитную цепь, например, на рис 6.11, а на ряд однородных участков, каждый из которых выполнен из определенного материала и имеет одинаковое поперечное сечение S вдоль всей своей длины. Длину каждого участка L будем считать равной длине средней магнитной линии в пределах этого участка. Из сказанного выше следует, что магнитные потоки всех участков неразветвленной цепи равны, т. е.

и поле на каждом участке можно считать однородным, т. е. Ф= BS; поэтому

Где H — Напряженность, (измеряется в ампер на метр А/М).

B — Магнитная индукция (измеряется в теслах Тл).

L — Длинна средне силовой линии проходящей через центр поперечного сечения магнитопровода.

S — площадь поперечного сечения магнитопровода.

— Магнитная постоянная.

μ_r — Магнитная проницаемость ферромагнетиков.

При заданном направлении тока в обмотке направление потока и МДС IW определяется по правилу буравчика.

Магнитное сопротивление и закон Ома для магнитной цепи.

называют магнитным сопротивлением участка магнитной цепи (измеряется в 1/Гн).

Законы Кирхгофа для магнитной цепи

При расчетах разветвленных магнитных цепей пользуются двумя законами Кирхгофа, аналогичными законам Кирхгофа для электрической цепи.

Например, для узла а на рис. 6.11,б

Рис. 6.12 Магнитная цепь электрической машины с явно выраженными полюсами

Плоскость 00′, проведенная через середины полюсов N и S и ось машины, делит магнитную цепь на две симметричные части. В каждой из них магнитный поток Ф/2 замыкается через полюсы П, полюсные наконечники ПН, воздушные зазоры, якорь Я и станину машины С. Магнитодвижущая сила создается током в обмотке возбуждения ОВ, расположенной на полюсах N и S. Из северного полюса N магнитные линии выходят и в южный полюс S входят.

Рис, 6.13. Магнитная цепь электрической машины с неявно выраженными полюсами

Схема устройства магнитной цепи двухполюсной машины с неявно выраженными полюсами показана на рис. 6.13. Здесь обмотка возбуждения заложена в пазы ротора Р — вращающейся части машины, укрепленной на валу. Как и в предыдущем случае, плоскость 00′, проведенная через середины полюсов N и S, делит магнитную цепь машины на две симметричные части, в каждой из которых магнитный поток Ф/2. Магнитный поток замыкается через ротор машины, воздушные зазоры и станину машины С, представляющую собой неподвижный наружный стальной цилиндр — статор машины.

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

Магнитные цепи и их расчет

Магнитной цепью или магнитопроводом называется путь, по которому замыкается магнитный поток. Этот путь может проходить целиком по воздуху.

На рисунке 1, а показан соленоид. Магнитная цепь здесь проходит через воздух. Магнитное сопротивление воздуха очень велико, поэтому даже при большой намагничивающей силе магнитный поток мал.

Для увеличения магнитного потока в состав магнитной цепи вводят ферромагнитные материалы (обычно литая или электротехническая сталь), имеющие меньшее магнитное сопротивление.

На рисунке 1, б представлен прямой электромагнит с разомкнутым сердечником. Магнитные линии только небольшую часть своего пути проходят по стальному сердечнику, большую же часть своего пути они проходят по воздуху. Полюсы электромагнита определяются при помощи «правила буравчика».

Подковообразный электромагнит, изображенный на рисунке 1, в, представляет магнитную цепь с лучшими условиями для прохождения магнитного потока. При такой конструкции поток большую часть пути проходит по стали и меньшую часть от полюса N до полюса S по воздуху.

На рисунке 1, г представлена конструкция магнитной цепи, применяемая в электромашиностроении и приборостроении. Между полюсами электромагнита помещается стальной якорь. Большую часть своего пути магнитные линии проходят по стали и только очень малую часть (от нескольких долей миллиметра до 2–3 мм) проходят по двум воздушным промежуткам.

Трансформаторы имеют замкнутый стальной сердечник (рисунок 1, д). Сердечники трансформаторов собираются из нескольких частей, но во время сборки принимают меры к тому, чтобы воздушные зазоры между отдельными частями практически были равны нулю.

До сих пор мы не говорили о том, что магнитный поток, созданный намагничивающей силой, не весь замыкается по тому пути, который ему предназначен. Помимо рабочего магнитного потока, существует магнитный поток рассеяния, который замыкается вне того места, где используется рабочий поток. На рисунке 1, б, в, г, д показаны потоки рассеяния.

Таким образом, общий магнитный поток, который должна создать обмотка возбуждения электромагнита, равен сумме рабочего потока и потока рассеяния.

Расчет магнитной цепи, казалось бы, можно производить по формуле:

Но если вспомнить, что относительная магнитная проницаемость µ для ферромагнитных тел непостоянна и зависит от многих причин, то становится ясно, что этой формулой можно пользоваться лишь в том случае, когда в состав магнитной цепи входят только немагнитные тела (в том числе и воздух), для которых µ есть заранее заданная величина.

На практике для расчета магнитных цепей предпочитают пользоваться графическими методами решения.

Расчет магнитной цепи производят в следующем порядке. Задаются необходимой величиной магнитного потока. Разбивают магнитную цепь на участки, имеющие одинаковые поперечные сечения и однородный материал, и для каждого участка определяют величину магнитной индукции по формуле:

Затем по кривым намагничивания для данного материала находят для каждого значения магнитной индукции величину напряженности H. Если в магнитной цепи встречаются воздушные зазоры, то зависимость B₀ и H₀ определяется по формуле:

Если индукция выражена в гауссах, а напряженность в А/см, то зависимость между B₀ и H₀ будет:

Определив величину H для каждого участка, находим по закону полного тока величину намагничивающей силы по формуле:

Пример. Найти намагничивающую силу обмотки электромагнита, изображенного на рисунке 2. Размеры даны в миллиметрах. Материал сердечника – электротехническая сталь. В сердечнике необходимо создать магнитный поток 60 000 Мкс. Магнитным рассеянием пренебрегаем.

Рисунок 2. К примеру расчета магнитной цепи

Проводим среднюю линию по все длине магнитной цепи. Разбиваем цепь на пять участков и определяем длину каждого участка.

Так как магнитный поток во всех участках одинаков и площадь поперечного сечения всех участков магнитной цепи (2 × 2 см), то магнитная индукция везде также будет одинакова.

По кривой намагничивания (рисунок 3) для электротехнической стали по индукции 15000 Гс находим напряженность магнитного поля H = 30 А/см. Для воздушного зазора имеем:

Рисунок 3. Кривые намагничивания электротехнической стали, литой стали и чугуна

Умножая величины напряженности на длины соответствующих участков, получаем произведения H × l для этих участков.

Результаты вычислений записываем в таблицу (таблица 1).

Интересно отметить, что если на участках из электротехнической стали I, II, III, V и VI общей протяженностью 35,6 см (8 + 20 + 7,6 см) для проведения магнитного потока необходима намагничивающая сила 1068 А (240 + 600 + 228 А), то на воздушный зазор длиной всего 4 мм (в 89 раз меньше длины пути стали) нужна намагничивающая сила 4800 А. Отсюда становится понятной необходимость создания магнитных цепей с минимальными воздушными зазорами.

Источник

Магнитная цепь

Полезное

Смотреть что такое «Магнитная цепь» в других словарях:

МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ — последовательность магнетиков, по к рым проходит магнитный поток. Понятием М. ц. широко пользуются при расчётах пост. магнитов, электромагнитов, реле, магн. усилителей, электроизмерит. и др. приборов. В технике распространены как М. ц., в к рых… … Физическая энциклопедия

магнитная цепь — [IEV number 151 14 01] магнитная цепь Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий магнитодвижущей силы, магнитного потока и разности магнитных потенциалов. [ГОСТ … Справочник технического переводчика

МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ — совокупность источников магнитного потока (постоянных магнитов, электромагнитов) и ферромагнитных или др. тел и сред, через которые магнитный поток замыкается … Большой Энциклопедический словарь

МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ — последовательность (см.), по которым проходит (см.). Различают замкнутые М. ц., через которые магнитный поток почти полностью проходит в ферромагнитных телах, и магнитные цепи с зазором (напр. воздушным). Понятие М. ц. широко используют при… … Большая политехническая энциклопедия

Магнитная цепь — Магнитные цепи Магнитная проницаемость Магнитодвижущая сила Магнитный поток Магнитное напряжение Магнитное сопротивление … Википедия

Магнитная цепь — 61. Магнитная цепь По ГОСТ 19880 Источник: ГОСТ 18311 80: Изделия электротехнические. Термины и определения основных понятий … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

магнитная цепь — совокупность источников магнитного потока (постоянных магнитов, электромагнитов) и ферромагнитных или других тел и сред, через которые магнитный поток замыкается. * * * МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ МАГНИТНАЯ ЦЕПЬ, совокупность источников магнитного потока… … Энциклопедический словарь

магнитная цепь — magnetinė grandinė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. magnetic circuit vok. magnetischer Kreis, m rus. магнитная цепь, f pranc. circuit magnétique, m … Automatikos terminų žodynas

магнитная цепь — magnetinė grandinė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. magnetic circuit vok. magnetischer Kreis, m rus. магнитная цепь, f pranc. circuit magnétique, m … Fizikos terminų žodynas

магнитная цепь — Совокупность устройств, содержащих ферромагнитные тела и образующих замкнутую цепь, в которой при наличии намагничивающей силы образуется магнитный поток и вдоль которой замыкаются линии магнитной индукции … Политехнический терминологический толковый словарь

Источник

Что такое магнитная цепь сочетание ферромагнитных элементов и воздушных зазоров

§ 41. Магнитные цепи и их расчет

Магнитной цепью называется путь, по которому замыкается магнитный поток.

На рис. 84, а показан соленоид. Магнитная цепь здесь проходит через воздух. Магнитное сопротивление воздуха очень велико, поэтому даже при большой намагничивающей силе магнитный поток мал.

Рис. 84. Примеры магнитных цепей

Для увеличения магнитного потока в состав магнитной цепи вводят ферромагнитные материалы (обычно литая или электротехническая сталь), имеющие меньшее магнитное сопротивление. Устройство, выполненное из ферромагнитных материалов, в котором замыкается магнитный поток, называется магнитопроводом, или сердечником.

На рис. 84, б представлен прямой электромагнит с разомкнутым сердечником. Магнитные линии только небольшую часть своего пути проходят по стальному сердечнику, большую же часть своего пути они проходят по воздуху. Полюсы электромагнита можно определить при помощи «правила буравчика».

Подковообразный электромагнит, изображенный на рис. 84, в, представляет магнитную цепь с лучшими условиями для прохождения магнитного потока. При такой конструкции поток Φ большую часть пути проходит по стали и меньшую часть от полюса N до полюса S по воздуху.

На рис. 84, г представлена конструкция магнитной цепи, применяемая в электромашиностроении и приборостроении. Между полюсами электромагнита помещается стальной якорь. Большую часть своего пути магнитные линии проходят по стали и только очень малую часть (от нескольких долей миллиметра до 2-3 мм) проходят по двум воздушным промежуткам.

Трансформаторы имеют замкнутый стальной сердечник (рис. 84, д). Сердечники трансформаторов собирают из нескольких частей, но во время сборки принимают меры к тому, чтобы воздушные зазоры между отдельными частями практически были равны нулю.

До сих пор мы не говорили о том, что магнитный поток, созданный намагничивающей силой, не весь замыкается по тому пути, который ему предназначен. Помимо рабочего магнитного потока, существует магнитный поток рассеяния, который замыкается по воздуху вне того места, где используется рабочий поток. На рис. 84, б, в, г, д показан также поток рассеяния.

Таким образом, общий магнитный поток, который должна создать обмотка возбуждения электромагнита, равен сумме рабочего потока и потока рассеяния.

Расчет магнитной цепи, казалось бы, можно производить по формуле

Но если вспомнить, что относительная магнитная проницаемость μ для ферромагнитных тел непостоянна и зависит от многих причин, то становится ясно, что этой формулой можно пользоваться лишь в том случае, когда в состав магнитной цепи входят только немагнитные тела (в том числе и воздух), для которых μ есть заранее заданная постоянная величина.

На практике для расчета магнитных цепей предпочитают пользоваться графическими методами решения.

Расчет магнитной цепи производят в следующем порядке. Задаются необходимой величиной магнитного потока. Разбивают магнитную цепь на участки, имеющие одинаковые поперечные сечения и однородный материал, и для каждого участка определяют величину магнитной индукции по формуле

Затем по кривым намагничивания для данного материала находят для каждого значения магнитной индукции величину H. Если в магнитной цепи встречаются воздушные зазоры, зависимость между В₀ и H₀ определяется по формуле

Определив величину H для каждого участка, находим по закону полного тока величину необходимой намагничивающей силы по формуле:

Рис. 85. К примеру расчета магнитной цепи

Проводим среднюю линию по всей длине магнитной цепи. Разбиваем цепь на пять участков и определяем длину каждого участка.

Так как магнитный поток во всех участках одинаков и площадь поперечного сечения всех участков магнитной цепи одинакова (2×2см), то магнитная индукция также будет везде одинакова:

По кривой намагничивания (рис. 82) для электротехнической стали по индукции 15000 гс находим напряженность магнитного поля Н = 30 а/см. Для воздушного зазора имеем

Умножая величины напряженности на длину соответствующих участков, получаем произведения Hl для этих участков.

Результаты вычислений записываем в таблицу (табл. 10).

Таблица 10

Интересно отметить, что если на участках из электротехнической стали I, II, III, V и VI общей протяженностью 35,6 см (8 + 20 + 7,6 см) для проведения магнитного потока необходима намагничивающая сила 1068 а (240 + 600 + 228 а), то на воздушный зазор длиной всего 4 мм (в 89 раз меньше длины пути по стали) нужна намагничивающая сила 4800 а. Отсюда становится понятной необходимость создания магнитных цепей с минимальными воздушными зазорами.

Источник

Магнитные свойства ферромагнитных материалов.

Ферромагнит­ные материалы благодаря их способности намагничиваться широко применяют при изготовлении электрических машин, аппаратов и других электротехнических установок.

Ферромагнитные материалы, помещенные в магнитное поле, намагничиваются – т.е. сами становятся источниками магнитного поля.

График перемагничивания имеет вид петли, которая называется петлей Гистерезиса(рис.2.8). Явление магнитного гистерезиса заключается в том, что при изменении напряжённости намагничивающего поля Н происходит отставание в изменении магнитной индукции В.

Гистерезис – переводится как запаздывание. Объясняется тем, что молекулярные магнитики недостаточно эластичны: однажды ориентированные внешним магнитным полем, они не возвращаются в первоначальное положение после удаления магнитного поля.

Поместим стержень внутрь катушки и начнём его намагничивать, пропуская через катушку ток. С увеличением тока магнитная индукция сердечника будет возрастать (кривая о-а). При некотором значении тока (I_макс) наступит магнитное насыщение (точка а).

Начнём теперь уменьшать ток до нуля. Магнитная индукция тоже будет изменяться, но не по кривой а-о, а по кривой а-б.

При токе, равном нулю (Н также равна 0), магнитная индукция сохранит некоторое значение о-б (остаточный магнетизм), т.е. произойдёт запаздывание в изменении магнитной индукции по сравнению с изменением напряжённости намагничивающего поля.

Рисунок 2.8. Петля Гистерезиса

Изменим направление тока в катушке. Тогда магнитная индукция, уменьшаясь, станет равной нулю при значении тока (– I₁) (минус означает, что ток проходит в другом направлении). При значении тока (— I_макс) опять наступит магнитное насыщение, но полюсы у сердечника изменятся. В случае изменения тока от (+ I_макс) до (- I_макс) и опять до (+ I_макс) получится кривая изменения магнитной индукции.

На участке А-Б— с увеличением Н возрастает В.

Чтобы размагнитить магнит, необходимо свести к нулю остаточную индукцию. Проще всего это сделать при помощи переменного поля, постепенно удаляя стальной сердечник из него (или удалением поля от сердечника). Петля Гистерезиса при этом будет становиться всё меньше и меньше и затем при слабом поле петля исчезнет, т.е. остаточная индукция станет равна нулю. Для размагничивания обычно используют переменный ток.

1. Как подразделяются вещества в зависимости от магнитных свойств?

2. Какие вещества называются ферромагнитными?

3. Какие вещества называются парамагнитными?

4. Какие вещества называются диамагнитными?

5. В чём суть петли Гистерезиса?

2.4. Магнитная цепь. Электромагнитные силы

Магнитная цепь –устройство, содержащее сердечники из ферромагнитных материалов, через которые замыкается магнитный поток.

Магнитные цепи являются составными частями электротехнических установок: двигателей, генераторов, трансформаторов, реле и других устройств.

Источником намагничивающей силы является обычно обмотка (катушка) с током или постоянный магнит.

Магнитопроводы предназначены для усиления магнитного потока и придания магнитному полю определенной конфигурации. Иногда магнитопровод может включать воздушные промежутки. В качестве материала для магнитопроводов применяются ферромагнитные материалы.

Ферромагнитные материалы применяют для того, чтобы сосредоточить магнитное поле в определенной части аппарата. Элементы из ферромагнитных материалов с разделяющими их воздушными зазорами составляет магнитопровод (магнитную цепь).

Магнитная цепь электромагнитного реле (рис.2.9, а) состоит из трёх участков: сердечника 2, якоря 4и двух воздушных зазоров 6. По замкнутому контуру, образованному

Рисунок 2.9. Магнитная цепь

а) электромагнитного реле: 1 – катушка; 2 – сердечник; 3 – магнитный поток;

4 – якорь; 5 – магнитный поток рассеяния; 6 – воздушный зазор;

б) машины постоянного тока: 7 – катушка; 8 – полюса; 9 – якорь; 10 – остов; 11 – воздушный зазор

Магнитное поле в магнитной цепи электрической машины постоянного тока создаётся током катушек 7 (рис.2.9, б), расположенных на полюсах 8. Эти катушки называют обмотками возбуждения. Создаваемый ими магнитный поток проходит через сердечники

полюсов, вращающуюся часть машины якорь9, воздушные зазоры 11 между полюсами и якорем и замыкается через остов 10.

Способность тока возбуждать магнитное поле оценивается магнитодвижущей силой (м.д.с.). Измеряется в амперах.

Магнитодвижущая сила F проводника с током равна силе этого токаI: F=I.

В общем случае, когда замкнутый контур охватывает несколько токов, то суммарная магнитодвижущая сила равна их алгебраической сумме F=ΣI (Закон полного тока). М.д.с. катушкиFравна произведению тока Iна число её витков w,т.к.замкнутый контур магнитной цепи, сцеплённый с катушкой, охватывает ток Iне один раз, а wраз, т.е.: F=wI.

Закон Ома для магнитной цепи:

«Магнитный поток, проходящий по магнитной цепи, равен магнитодвижущей силе, деленной на магнитное сопротивление цепи».

Магнитный поток, создаваемый катушкой, зависит от длины магнитной цепиℓ, числа витков w,поперечного сечения S и магнитной проницаемости µ_а: Ф=Iw/ℓ/µ_аS

Чем больше магнитодвижущая сила F,создаваемая катушкой электромагнита, тем больший магнитный поток проходит по его магнитной цепи.

1. Дайте определение магнитной цепи.

2. Что является источником намагничивающей силы?

3. Объясните назначение магнитопровода.

4. Почему применяются ферромагнитные материалы для магнитопровода?

5. Принцип работы электромагнитного реле.

6. Принцип работы электрической машины постоянного тока.

7. Сформулируйте закон Ома для магнитной цепи.

2.5. Электромагнитная индукция.

«При всяком изменении магнитного потока в цепи индуцируется э.д.с.»(закон электромагнитной индукции Фарадея). Должно выполняться одно из двух условий:

· проводник должен перемещаться в магнитном поле или

· магнитное поле должно перемещаться вокруг проводника.

1. Как движение электрона создаёт магнитное поле, так и магнитное поле пересекая проводник, вызывает направленное движение свободных электронов в проводнике, т.е. ток.

Ни один вид энергии не может быть получен без затраты какого-либо другого вида энергии. Так, если магнит лежит около проводника, то в проводнике никакого тока не будет. Он возникает только при перемещении магнита около проводника или проводника около магнита. В этом случае механическая энергия превращается в электрическую.

Индуцированная э.д.с. прямо пропорциональна индукции магнитного поля В, длине проводника ℓ, скорости его перемещения V в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля.е = В∙ℓ∙V.

Если проводник движется под углом αк направлению поля, тое = В∙ℓ∙V∙sinα.

Возникновение э.д.с. объясняется действием сил магнитного поля на находящиеся в проводниках свободные электроны, которые начинают двигаться вдоль проводника. В результате этого движения на одной стороне проводника накопятся свободные электроны и возникнет отрицательный электрический заряд. На другом конце ввиду недостатка электронов появится положительный заряд. Разность потенциалов на концах проводника численно равна индуцированной в проводнике э.д.с.

Индуцирование э.д.с. в проводнике происходит независимо от того, включён он в электрическую цепь или нет. Если присоединить концы этого проводника к приёмнику электрической энергии, то под влиянием разности потенциалов на концах проводника по замкнутой цепи потечёт электрический ток.

Если проводник перемещается вдоль силовых линий, т.е. как бы скользит по ним, то э.д.с. в нём не возникает.

Направление индуцированной э.д.с. определяется по правилу правой руки(рис.2.11):

«Если ладонь правой руки расположить так, чтобы силовые линии поля входили в ладонь, большой отогнутый палец совместить с направлением движения проводника, то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной э.д.с.».

Рисунок 2.10. Рисунок 2.11.

Проводник в постоянном Правило правой руки

2. Если каким-либо образом изменять магнитный поток, пронизывающий неподвижный виток, или перемещать само поле, то индуцированная э.д.с. e = ΔΦ/Δt

Направление э.д.с. в неподвижном замкнутом контуре определяется по закону Максвелла:

Э.д.с., индуцированная в замкнутом контуре, равна скорости изменения магнитного потока ΔΦ, пронизывающего этот контур.Δt –промежуток времени, в течение которого происходит изменение потока.

Иными словами, чем быстрее изменяется магнитный поток, пронизывающий замкнутый контур, тем больше индуцированная э.д.с.

«Направление индуктированного тока всегда таково, что он противодействует причине, вызвавшей его»(например, движению проводника).

Индукционные токи возникают не только в изолированных проводниках и обмотках, но и в сплошных металлических массах, которые подвергаются действию изменяющихся магнитных полей. Эти токи называются вихревыми и вызывают дополнительные потери на нагревание. Для ослабления вихревых токов сердечники электрических машин собирают из отдельных изолированных пластин.

Рисунок 2.12. Способы индуцирования э.д.с. в электрических машинах

На принципе явления электромагнитной индукции основано устройство электрических генераторов, двигателей и трансформаторов. Для индуцирования э.д.с. в них применяется три способа:

· изменение тока в катушке 1 (рис.2.12.а), в магнитном поле которой расположена вторая катушка 2. При этом непрерывно изменяется магнитный поток, охватываемый второй катушкой, и в ней, а также и в первой катушке, будут индуцироваться электродвижущие силы е₂ и е₁. Этот способ используют в трансформаторах.

· вращение магнитного поля, созданного постоянными магнитами или электромагнитами 3, относительно неподвижных катушек 4 (рис.2.12.б). При этом непрерывно изменяется магнитный поток, пронизывающий каждую катушку, и в них индуцируется э.д.с. е. Такой способ используют в основном в машинах переменного тока.

· вращение витков 6 или катушек в постоянном магнитном поле, созданном неподвижными постоянными магнитами 5 или электромагнитами (рис. 2.12.в). При этом непрерывно изменяется магнитный поток, охватываемый каждым витком или катушкой, вследствие чего в них индуцируется э.д.с. Этот способ используют в машинах постоянного тока.

Э.д.с. самоиндукции.

Если по витку протекает ток, изменяющийся по величине или направлению, то в нем наводится э.д.с., которая называется э.д.с. самоиндукции.

Направление э.д.с. самоиндукции препятствует изменению вызвавшего ее тока».

При постоянном токе этот процесс наблюдается в момент замыкания и размыкания цепи.

В момент замыкания магнитный поток, создаваемый протекающим по цепи током, увеличивается, а появляющаяся э.д.с. препятствует увеличению тока. В момент размыкания ток уменьшается, а э.д.с. самоиндукции препятствует уменьшению тока. Т.о. при замыкании и размыкании цепей ток нарастает и падает постепенно.

Если замкнутый проводник состоит из одного витка, то магнитный поток, пронизывающий контур этого проводника при постоянной магнитной проницаемости пропорционален току, протекающему по проводнику.

Если имеется обмотка из w витков, то L= wФ/I=Ψ/I, где: Ψ(пси) —потокосцепление.

Если в цепи, обладающей индуктивностью L, ток за время Δt изменяется на величину ΔI, то в такой цепи наводится э.д.с. самоиндукции. e= LΔI/Δt.

Э.д.с. самоиндукции пропорциональна скорости изменения тока.

Особенно сильно проявляет себя э.д.с. самоиндукции при размыкании цепей, содержащих катушки с большим числом витков w и стальными сердечниками (обмотки электродвигателей). В этом случае э.д.с. самоиндукции может во много раз превышать напряжение источника и, суммируясь с ним, служить причиной возникновения перенапряжений и искрения или дуги. Поэтому в таких устройствах предусматривают дугогасительные устройства.

Э.д.с. взаимоиндукции.

Взаимоиндукцией называется явление индуцирования э.д.с. в проводнике или катушке при изменении магнитного потока создаваемого другим проводником или катушкой. Индуцируемая таким образом э.д.с. называется э.д.с взаимоиндукции. Э.д.с. взаимоиндукции, как и самоиндукции, пропорциональна скорости изменения тока, создающего этого поле, кроме того зависит от числа витков обеих катушек и их взаимного расположения.

Направление э.д.с. определяется по правилу Ленца.

1. Какой способ применяют для индуцирования э.д.с. в машинах переменного тока?

2. Что такое э.д.с. самоиндукции?

3. Что представляют собой вихревые токи?

4. Какие существуют способы уменьшения вредного действия вихревых токов?

5. Какой способ применяют для индуцирования э.д.с. в машинах постоянного тока?

6. Дайте определение явления электромагнитной индукции.

7. Объясните причины возникновения э.д.с.

8. Сформулируйте правило правой руки.

9. Сформулируйте правило Ленца.

10. Перечислите способы индуцирования э.д.с. в генераторах, двигателях и трансформа торах.

11. Что такое э.д.с. взаимоиндукции?

12. Как определяется направление индуцированной э.д.с.?

Тема 3. Переменный ток. Электрические цепи

3.1. Получение переменного тока и его основные характеристики

Источник