Переменный электрический ток
Электромагнетизм ( часть II ) Самоиндукция Это явление - частный случай электромагнитной индукции. Явление самоиндукции заключается в возникновении индукционного тока в проводнике, по которому протекает ток переменной силы I(t). Действительно, при протекании тока по проводнику вокруг него создаётся изменяющееся со временем магнитное поле, которое пронизывает контур, содержащий данный проводник и источник переменного тока. Следовательно, магнитный поток Ф, пронизывающий контур, также изменяется со временем, и поэтому, в соответствии с законом Фарадея, в контуре с переменным током должна индуцироваться ЭДС индукции, называемая в этом случае ЭДС самоиндукции e s. Так как магнитный поток Ф, порождаемый проводником с током I, пропорционален силе тока, то можно записать (где L - некоторый коэффициент). Тогда и ЭДС самоиндукции в проводнике, равна: . Ток самоиндукции Is, направление которого также определяют по правилу Ленца, противодействует изменению силы основного тока I. Так как , то коэффициент L, называемый индуктивностью контура (проводника), характеризует способность контура (или данного элемента электрической схемы) сохранять силу протекающего в нём тока, т.е. L аналогична массе тела в поступательном движении и моменту инерции во вращательном движении. Таким образом, можно утверждать, что индуктивность проводника L есть мера его электрической инертности, т.е. – мера способности проводника сохранять силу протекающего по нему тока. Индуктивность проводника L зависит от: 1) магнитной проницаемости m среды, в которой находится проводник; 2) формы и размеров проводника. Суть (физический смысл) явления самоиндукции заключается в невозможности как мгновенного создания магнитного поля (разновидности материи) вокруг проводника с током, так и мгновенного уничтожения этого поля при отключении тока в проводнике, так как реализация любого процесса требует некоторого времени Dt. Причём, энергия магнитного поля вокруг проводника равна (не случайно эта формула похожа на формулу для расчёта кинетической энергии тела ) и при исчезновении поля (при отключении тока) вся его энергия возвращается в электрическую цепь (через порождённое вихревое электрическое поле) также за некоторое время ~L. Вследствие этого при подаче на проводник прямоугольного импульса электрического напряжения форма импульса протекающего через проводник тока будет немного иной ("смазанной"): Переменный электрический ток Это ток, изменяющийся как по величине, так и по направлению. Наиболее распространённым является переменный ток, напряжение и сила которого изменяются по гармоническому закону: и I(t) = . Именно такой ток используют в электрических силовых сетях, причём частота n промышленного тока выбрана равной 50 Гц, что обеспечивает минимальные потери при передаче электроэнергии по проводам. Другими важными достоинствами переменного тока, по сравнению с постоянным, являются: простота изменения его силы и напряжения посредством трансформаторов, простота преобразования электрической энергии в механическую. Для переменного тока введены понятия эффективных значений силы тока I эфф и напряжения U эфф. Они численно равны значениям силы тока и напряжения такого постоянного тока, при котором в проводнике выделяется такое же количество теплоты, что и при протекании данного переменного тока. Связь I эфф и U эфф с амплитудными значениями Im и Um следующая: ; . Измерительные приборы показывают именно эффективные значения силы тока и напряжения. Например, в осветительной сети напряжение 220 В соответствует его эффективному значению, амплитудное же значение напряжения равно Um= ×220 В » 308 B. В промышленности переменный ток получают, в основном, с помощью электродинамических генераторов. Такой генератор состоит из статора - неподвижного постоянного электромагнита и ротора – вращающегося под действие внешней силы (неэлектрической природы) контура с множеством витков провода. Магнитный поток, пронизывающий один виток контура, изменяется при вращении ротора по закону: . Если же на роторе не один, а N витков, то магнитный поток через все витки равен: Ф(t)= N×Ф1(t) = N×B×S×cos(wt). Тогда с токосъёмных колец ротора можно снять ЭДС: . Если через обмотку ротора генератора пропустить переменный ток, то под действием силы Ампера ротор придёт во вращение. Так электродинамический генератор превращают в электродвигатель. Первый электродвигатель был создан в 1834 году в Петербурге инженером Борисом Семёновичем Якоби (ещё был жив А.С. Пушкин!).
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (177)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |