МАШИНА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Превращение механической энергии в электрическую. Явление возникновения электрического тока при движении проводника в магнитном поле широко используется в электрических генераторах. При движении проводника длиной в магнитном поле перпендикулярно вектору индукции в нем под действием ЭДС индукции возникает электрический ток . На проводник с током действует сила Ампера .

Применив правило левой руки, можно убедиться, что направление вектора силы Ампера противоположно направлению вектора скорости движения проводника (рис. 202). Следовательно, для равномерного движения проводника к нему должна быть приложена внешняя сила , равная по модулю силе Ампера , но направленная в противоположную сторону: . Эта сила при перемещении проводника на расстояние совершает работу, равную

(57.1)

Рис. 202

Мы получили, что работа внешних сил, вызывающих движение проводника в магнитном поле, равна работе ЭДС индукции в электрической цепи.

Машина постоянного тока как электрический генератор. Физический принцип действия машины постоянного тока как генератора основан на явлении возникновения ЭДС индукции в рамке из проводника при вращении ее в магнитном поле (рис. 203).

Рис. 203

Основными частями машины постоянного тока являются индуктор, с помощью которого создается магнитное поле, якорь, в обмотке которого наводится ЭДС индукции, коллектор и электрические щетки. Коллектором называются изолированные друг от друга проводящие пластины, присоединенные к катушкам. По пластинам коллектора скользят электрические щетки, соединяющие концы обмоток с внешней электрической цепью.

Если индуктор в машине постоянного тока неподвижен и является в этом случае статором машины, то якорь вращается и является ротором машины.

Якорь имеет стальной сердечник цилиндрической формы, концы обмоток якоря присоединены к пластинам коллектора.

При вращении якоря в магнитном поле индуктора в проводах его обмоток возникает ЭДС индукции.

С потребителями электрической энергии через скользящие контакты коллектора и электрических щеток соединяются концы той обмотки якоря, в которой в данный момент времени ЭДС индукции имеет максимальное значение.

Провода обмотки движутся перпендикулярно линиям индукции магнитного поля. При этом между концами проводника возникает ЭДС индукции, которая прямо пропорциональна скорости движения проводника в магнитном поле, длине проводника и индукции магнитного поля. Поэтому на концах разомкнутой обмотки, содержащей витков, напряжение будет равно

. (57.2)

Так как линейная скорость движения проводника связана с частотой вращения ротора и его радиусом выражением

,

то формулу (57.2) следует записать

. (57.3)

Так как площадь рамки равна , а магнитный поток можно определить как , то напряжение на выходе генератора равно

. (57.4)

Напряжение

ЭДС

Сила тока

Закон Ома

Сила Ампера

Сила Лоренца

Магнитный поток

Закон электромагнитной индукции

Индуктивность

ЭДС самоиндукции

Обозначения

	Обозначения	Единицы и значения величин
	- электрический заряд	1 Кл
	- модуль силы электростатического взаимодействия	1 Н k = 9·109 Н·м2/Кл2
	- электрическая постоянная	= 8,85·10-12 Кл2/(Н·м2)
- напряженность электрического поля	1 Н/Кл или 1 В/м
- напряжение	1 В
- электроемкость	1 Ф
	- сила тока	1 А
- электрическое сопротивление	1 Ом
- внутреннее сопротивление источника тока	1 Ом
- электродвижущая сила источника тока (ЭДС)	1 В
- работа сторонних сил	1 Дж
- электрохимический эквивалент вещества	1 кг/Кл
- постоянная Фарадея	= 96500 Кл/моль
- заряд электрона	= 1,6·10-19 Кл
	- магнитная индукция	1 Тл
- ЭДС индукции	1 В
- магнитный поток	1 Вб
- индуктивность	1 Гн

КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ