Open Library - открытая библиотека учебной информации. Способы индуцирования тока

ПЕРЕДАЧА ТОКА БЕЗ ПРОВОДОВ МЕТОДОМ ИНДУКЦИИ

   В одной из предыдущих тем мы с вами рассмотрели, как знаменитый сербский ученый Никола Тесла передавал электрический ток без проводов при помощи своего же изобретения - резонансного генератора (катушки Теслы), а как он это делал - подробно описано тут. Тесле удавалось передавать ток на очень большие расстояния, но кроме метода предложенного Теслой, существует еще один - индукционный. Такой метод конечно не предназначен для дальний передач тока.

   Метод индукции не нашел массового применения в науке и технике из-за очень больших потерь модулируемого тока (потерии достигают 60%), к тому же таким методом передать ток более, чем на 1 метр не возможно (теоретически конечно можно, но нет смысла из-за сильного рассеяния поля). 

   Устройство такой передачи очень простое - два контура, один из них подключен к генератору высокой частоты (в несколько килогерц). Подобное устройство можно легко изготовить дома, простой мультивибратор который расчитан на 20-50 килогерц подключен к усилительному каскаду, к последнему подключен контур который содержит от 10 до 100 витков, второй контур аналог первого. Самое главное в индукционном принципе передачи тока то, что у контуров отсутствует магнитный сердечник, то есть они никак не присоединены друг к другу, а ток передается по воздуху методом индукции. 

   На практике, как говорилось выше, данным метод применяют очень редко. Такой принцип передачи известен давно - еще со времен Майкла Фарадея (уже 200 лет). И вот в наше время корпорация Нокия решила использовать данный способ и создала концепт мобильного телефона, у которого нет порта зарядки, телефон пока не выпускают серийно, но покупателям такой мобильник точно понравится. В нем встроен приемный контур, а передающий спрятан в подставке. Работает все это очень просто - ставим телефон на поставку и телефон заряжается. 

   Но это далеко не все преимущества чудо-телефона. Телефон может зарядится и другим способом. Известно, что теле и радио станции модулируют радиоволны, а телефон их собирает приемником и превращает в ток которым телефон заряжается. Такой принцип, и принцип индукционной передачи тока стали использовать и другие производители мобильных телефонов и ноутбуков, и сейчас на рынке стало уже возможно найти такие чудо-устройства. Автор: Ака.

   Форум по вопросам беспроводной передачи энергии

   Обсудить статью ПЕРЕДАЧА ТОКА БЕЗ ПРОВОДОВ МЕТОДОМ ИНДУКЦИИ

radioskot.ru

Индуцированный электрический ток - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Индуцированный электрический ток

Cтраница 1

Индуцированный электрический ток, возбуждаемый в движущихся по отношению к магнитам телах, зависит от пересечения магнитных кривых металлом.  [1]

В другом случае поляризации индуцированные электрические токи направлены перпендикулярно щели, и на краях щели они должны быть равны нулю, поскольку токи не могут выйти за пределы материала. Вследствие этого края не могут излучать и свет свободно проникает через щель. Что касается граничных условий, то на краю вектор электрического поля перпендикулярен поверхности, и, следовательно, поле не обязательно должно быть равно нулю. В этом случае свет, попадающий в щель, испытывает очень слабое влияние краев и подавляющая его часть проходит. Хотя в рассматриваемом случае алюминий не является идеальным проводником на частотах оптического диапазона, тем не менее наблюдаемые поляризационные эффекты могут получить качественное объяснение. Если вектор Е падающего поля параллелен стенкам, то он в любой точке параллелен проводящей поверхности.  [2]

Данные табл. 1.1 показывают, что собственно магнитное поле вызывает слабый индуцированный электрический ток, который возрастает с концентрацией раствора.  [4]

При течении электропроводящей жидкости или ионизированного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном поле, возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен с помощью помещенных в канал электродов.  [6]

При течении электропроводящей жидкости или ионизированного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном поле, возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен с помощью вмонтированных в канал электродов.  [7]

Обязательное условие перемещения водной системы и магнитного потока относительно друг друга привлекает большое внимание к возникающим при этом индуцированным электрическим токам. Из уравнений Максвелла вытекает, что магнитное поле возникает как при перемещении электрических зарядов, так и при изменении электрического поля во времени.  [8]

Обязательное условие перемещения водной системы и магнитного потока относительно друг друга привлекает большое внимание к возникающим при этом индуцированным электрическим токам. Из уравнений Максвелла вытекает, что магнитное поле возникает как при перемещении электрических зарядов, так и при изменении электрического поля во времени. Любое изменение во времени магнитного поля вызывает возникновение электрического поля.  [9]

При течении электропроводящей жидкости или ионизованного газа по каналу, находящемуся в поперечном магнитном поле, в газе возникает индуцированный электрический ток, который может быть выведен с помощью электродов наружу.  [10]

Если виток выполнен из непроводящего вещества, то сцепленный с ним поток полностью определяется внешним магнитным полем. При у 0 в витке протекает индуцированный электрический ток, создающий собственный магнитный поток самоиндукции.  [11]

В литературе приводятся разнообразные соображения, касающиеся влияния магнитного поля на процесс зародышеобразования. По данным И. Ф. Дом-никова большое значение следует придавать индуцированному электрическому току, возникающему при наложении магнитного поля; при этом нарушаются условия гидратации ионов и создаются благоприятные условия для их сближения и образования кристаллических центров.  [12]

Нейман начинает новый этап в теории потенциала, распространяя ее на токи. Важность полученных результатов он подчеркивает в работе О всеобщем принципе математической теории индуцированных электрических токов ( 1847), в которой теория лотенциала уточняется и развивается.  [13]

Установим рамку J так, чтобы плоскость ее витков была перпендикулярна к линиям магнитного поля соленоида или электромагнита. При каждом изменении магнитного поля стрелка гальванометра дает резкий отброс; это указывает на возникновение в цепи катушки J индуцированного электрического тока.  [14]

Нейман заимствовал скептицизм по отношению к физическим гипотезам. Во всех своих работах он последовательно проводит феноменологический метод. Его мемуар Математический закон индуцированных электрических токов, вошедший в серию Ostwald s Klassiker, появился в 1845 г. Именно здесь было дано первое математическое выражение закона электромагнитной индукции.  [15]

Страницы:      1    2

www.ngpedia.ru

По теме: Способы индуцирования тока

Способы индуцирования тока. Сегодня среда, 23 января 2013 г.Шадрин Алексей НиколаевичАОУ НПО РА ПУ №2 В чем состоит явление электромагнитной индукции?Электромагнитная индукция — физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром.Изменение каких физических величин может привести к изменению магнитного потока?площади поверхности, ограниченной контуром; 2) модуля магнитной индукции; 3) угла, образуемого вектором индукции с вектором площади этой поверхности.В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком отрицательным?Направление индукционного тока считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура.Направление индукционного тока считается отрицательным, если оно противоположно выбранному направлению обхода контура.Сформулируйте закон электромагнитной индукции. ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Сформулируйте правило Ленца.Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток.

“ Люди, научившиеся…наблюдениям и опытам, приобретают способность самим ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь на более высоком умственном и нравственном уровне в сравнении с теми, кто такой школы не прошел…”К.А.Тимирязев.15:44 15:44Опыты Фарадея с катушкамиОпыт 1

15:44Опыты Фарадея с катушкамиОпыт 2

15:44Опыт Фарадея с магнитомОпыт 3

15:44Опыты Фарадея

fill.on В опытах Фарадея индукционный ток возникал вследствие изменения магнитного потока в катушке, вызванного изменением индукции внешнего магнитного поля. Американский ученый Джозеф Генри в 1832 г. впервые наблюдал возникновение индукционного тока в катушке, когда магнитный поток в ней увеличивался или уменьшался вследствие изменения тока, протекающего в самой катушке. Это явление получило название самоиндукции.Джозеф Генри(1797 – 1878)‏15:44

Самоиндукция — возникновение ЭДС индукции в проводящем контуре при изменении в нем силы тока.ЭДС индукции возникает при изменении магнитного потока. Если это изменение вызывается собственным током, то говорят об ЭДС самоиндукции15:44 И Н Д У К Т И В Н О С Т Ь15:44 Если через соленоид протекает постоянный ток (I = сопst), ЭДС самоиндукции отсутствует .Так как катушка наряду с индуктивностью обладает электрическим сопротивлением R, то сила тока через нее15:44 Токи замыкания и размыканияИндукционные токи: а) при замыкании ключа; б) при размыкании ключа15:44

Схема установки для демонстрацииявления самоиндукцииПри замыкании цепиПри отключении от источника тока15:44

ИНЕРЦИЯ САМОИНДУКЦИЯ КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ЭНЕРГИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯСКОРОСТЬСИЛА ТОКАi МАССАm ИНДУКТИВНОСТЬL 15:44 Задача ЕГЭ15:44Самостоятельная работа15:04{912C8C85-51F0-491E-9774-3900AFEF0FD7}УровеньЗадание«3»932. Какой магнитный поток возникает в контуре индуктивностью 0,2 мГн при силе тока 10 А?938. Какой должна быть сила тока в обмотке дросселя индуктивностью 0,5 Гн, чтобы энергия поля оказалась равной 1 Дж?«4»931. Какова индуктивность контура, если при силе тока 5 А в нем возникает магнитный поток 0,5 мВб?934. Какая ЭДС самоиндукции возбуждается в обмотке электромагнита индуктивностью 0,4 Гн при равномерном изменении силы тока в ней на 5 А за 0,02 с?«5»933. Найти индуктивность проводника, в котором при равномерном изменении силы тока на 2 А в течение 0,25 с возбуждается ЭДС самоиндукции 20 мВ.937. В катушке индуктивностью 0,6 Гн сила тока равна 20 А. Какова энергия магнитного поля этой катушки? Как изменится энергия поля, если сила тока уменьшится вдвое?1. Чему равна ЭДС самоиндукции при изменении магнитного потока?‏ВОПРОСЫ15:44123ОтветА. Только 1Б. Только 2В. Только 3Г. 1 и 2д. 2 и 3

2. Какое физическое явление называется самоиндукцией? ‏ВОПРОСЫ15:44А) явление возникновения ЭДС в проводящем контуре при изменении в нем магнитного потока.Б) явление возникновения ЭДС в проводящем контуре при изменении в нем силы тока.В) явление возникновения ЭДС в проводящем контуре при изменении его индуктивности.

3. Как зависит индуктивность катушки от числа витков? ‏ВОПРОСЫ15:44А) Если катушка состоит из N витков, то ее индуктивность в N2 раз больше индуктивности одного витка, потому что, во-первых, суммируются индукции каждого из N витков, и, во-вторых, площадь, которая пронизывается результирующей индукцией, оказывается в N раз больше.Б) Если катушка состоит из N витков, то ее индуктивность в N2 раз меньше индуктивности одного витка, потому что, во-первых, вычитаются индукции каждого из N витков, и, во-вторых, площадь, которая пронизывается результирующей индукцией, оказывается в N раз меньше.

А) При замыкании ключа магнитный поток через соленоид убывает, и по правилу Ленца возникает индукционный ток, который создает индукцию, совпадающую с внешней индукцией. ЭДС самоиндукции поддерживает магнитный поток без изменения. Поэтому при замыкании цепи сила тока в ней не нарастает мгновенно.‏ВОПРОСЫ15:44Б) При замыкании ключа магнитный поток через соленоид возрастает, и по правилу Ленца возникает индукционный ток, который создает индукцию, направленную против внешней индукции. Полярность ЭДС самоиндукции включена встречно ЭДС внешнего источника, и оно препятствует нарастанию силы тока через катушку. Поэтому при замыкании цепи сила тока в ней не нарастает мгновенно.4. Почему при замыкании цепи сила тока в ней не нарастает мгновенно?

5. В каком направлении протекает ток размыкания?‏ВОПРОСЫ15:44Б) При размыкании ключа возникает ток самоиндукции, направленный в ту же сторону, в которую протекал ток в цепи до ее размыкания. А) При размыкании ключа возникает ток самоиндукции, направленный в противоположную сторону, что до размыкания цепи.

6. Как время релаксации характеризует индукционные токи при замыкании и размыкании цепи?‏ВОПРОСЫ15:44А) Время релаксации – это характеристика инерционных свойств любой электрической цепи. Оно определяет время протекания тока размыканияБ) Время релаксации – это характеристика инерционных свойств любой электрической цепи. Оно определяет время нарастания тока замыкания.В) Время релаксации – это характеристика инерционных свойств любой электрической цепи. Оно определяет время протекания тока размыкания и время нарастания тока замыкания. абвгде1АМС!ХД2ИОЖЩЭЬ3НУРБЁЛ4ТРЫЙШЦ5?ЕЮ.ЪЯ6ГИВЧЮЗ!ОНРЕВВЕРНО!

15:44Домашнее задание § 33, 34Доклад по теме: «Использование электромагнитной индукции» 

lib-5.ru

По теме: Способы индуцирования тока

Тема: Способы индуцирования тока.Цель урока: Рассмотреть способы индуцирования тока, основные формулы ЭДС самоиндукции и силы индукционного тока.Задачи урокаОбразовательные:Расширение теоретических познаний обучающихся в области индуцирования электрического тока;Ознакомление обучающихся с основными формулами ЭДС самоиндукции и силы индукционного тока; Изучение практической направленности полученных знаний; формирование мотивации и опыта учебно-познавательной и практической деятельности. Развивающие:Умения анализировать, выдвигать гипотезы, предположения, строить прогнозы, наблюдать и экспериментировать;Развития умения выражать речью результаты собственной мыслительной деятельности.Воспитательные: Пробуждение познавательного интереса к предмету, технике и окружающим явлениям через знакомство с историей открытий в области физики;Развитие способности к сотрудничеству, общению, работе в коллективе. Тип урока: комбинированный.Оборудование: 1) опыт по наблюдению явления самоиндукции при замыкании цепи; 2) опыт по наблюдению явления самоиндукции при размыкании цепи; 3) интерактивная доска.Ход урокаПовторение домашнего заданияВ чем состоит явление электромагнитной индукции? Электромагнитная индукция — физическое явление, заключающееся в возникновении вихревого электрического поля, вызывающего электрический ток в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную этим контуром. Изменение каких физических величин может привести к изменению магнитного потока? площади поверхности, ограниченной контуром; 2) модуля магнитной индукции; 3) угла, образуемого вектором индукции с вектором площади этой поверхности. В каком случае направление индукционного тока считается положительным, а в каком отрицательным? Направление индукционного тока считается положительным, если оно совпадает с выбранным направлением обхода контура. Направление индукционного тока считается отрицательным, если оно противоположно выбранному направлению обхода контура. Сформулируйте закон электромагнитной индукции. ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Сформулируйте правило Ленца. Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. 1. Изучение нового материалаОпыты Фарадея с катушками. Рассмотрим возникновение индукционного тока в катушке при изменении модуля индукции внешнего магнитного поля. В экспериментах по изучению магнитных явлений часто используются катушки, состоящие из большого числа витков N. Это связано с тем, что ЭДС индукции, возникающие в отдельных витках, суммируются, что облегчает обнаружение индукционного тока.Первоначально электромагнитная индукция была открыта Фарадеем в эксперименте с двумя вставленными друг в друга катушками (рис. 110, а). Наружная катушка была постоянно присоединена к гальванометру. Внутренняя соединялась через ключ с сильной батареей. Индукционный ток через гальванометр наблюдался только при замыкании или размыкании цепи, т. е. при изменении магнитного потока через наружную катушку.При непрерывном прохождении тока через внутреннюю катушку ток через гальванометр отсутствовал. Для объяснения этого эффекта найдем изменение магнитного потока и направление индукционного тока.При замыкании ключа ток начинает протекать по внутренней катушке в направлении, показанном на рисунке 110, а. Он создает индукцию, направленную вверх в области наружной катушки. Если выбрать направление обхода витка наружной катушки вправо по ближайшей к нам стороне, то вектор его площади AS будет направлен вверх. Тогда изменение магнитного потока АФ > 0, л ЭДС индукции £; = -Ф' < 0. Это означает, что индукционный ток /; протекает противоположно направлению обхода контура (влево по ближайшей к нам стороне). Его собственная индукция направлена вниз и препятствует увеличению потока Ф, что согласуется с правилом Ленца (рис. 110, б).Индукционный ток возникает в наружной катушке, и в случае, если ток во внутренней катушке поддерживается постоянным, она перемещается относительно наружной (рис. 111, а). Направление тока определяется следующим образом. Магнитная индукция, созданная внутренней катушкой в области наружной, направлена вниз (по правилу буравчика). Следовательно, магнитный поток через витки наружной катушки будет отрицательным. До выдвижения внутренней катушки Ф1 = -B-^S, после выдвижения Ф2 = -B2S. Так как индукция убывает с расстоянием, то В2 < В1. Значит, АФ = Ф2 - Oi = (Bj - B2)S, т. е. АФ > 0, £; = -Ф' <0(рис. 111, б).Это означает, что индукционный ток /, протекает противоположно направлению обхода (влево по ближайшей к нам стороне).Опыт Фарадея с постоянным магнитом. Фарадей обнаружил, что еще одним способом индуцирования тока в катушке является вдвигание в катушку постоянного магнита (рис. 112, а). При вдвигании в катушку северного полюса магнита индукция магнитного поля (рис. 112, б), пронизывающего витки катушки, направленная вниз, возрастает, т. е. В2> В1. АФ = ~B2S - (-BjS) = -(Б2 - Bt)S < 0, поэтому вг = -Ф' > 0.Это означает, что индукционный ток It протекает в направлении обхода контура витка катушки (вправо по ближайшей к нам стороне).Индукционный ток возникает и при выдвигании постоянного магнита из катушки.В блоке “Электродинамика” мы продолжаем изучение модуля “Электромагнетизм”, в котором знакомимся с явлениями, подтверждающими взаимосвязь электричества и магнетизма. Вернемся к началу 19 века.Сообщения учащихся, подготовленные к уроку:1-ый ученик.В 1831году английский ученый М. Фарадей, директор лаборатории королевского института, в статье “Об индукции электрических токов” описал эксперимент, который стал открытием явления электромагнитной индукции: “На широкую деревянную катушку была намотана медная проволока длиной 203 фута, а между ее витками была намотана проволока такой же длины, изолированная от первой хлопчатобумажной нитью. Одна из этих спиралей была соединена с гальванометром, а другая с сильной батареей. При замыкании цепи наблюдалось внезапное, но чрезвычайно слабое действие на гальванометре, и тоже действие замечалось при прекращении тока”. Затем Фарадей получил электрический ток с помощью только лишь магнита, вталкивая его внутрь спирали, а при резком удалении магнита стрелка отклонялась в противоположную сторону. 2-ой ученик.В 1833 году русский ученый Э. Х. Ленц сформулировал правило для определения направления индукционного тока: “Если металлический проводник движется поблизости от магнита, то в нем возбуждается ток такого направления, что если бы данный проводник был неподвижен, то ток мог бы обусловить его перемещение в противоположную сторону”.3-ий ученик.Перенесемся на другую сторону Атлантики в небольшой городок Олбани в Соединенных Штатах Америки. Здесь в Академии преподавал физику и математику Джозеф Генри. В свободное время он увлекался изготовлением электромагнитов и добился успехов: один из магнитов мог удержать платформу массой в тонну. Как и Фарадей Генри размышлял над проблемой получения электрического тока с помощью магнита.Генри поставил эксперимент, вошедший во все учебники физики. Он изготовил две катушки, большую и малую, с таким расчетом, чтобы одна свободно вдвигалась в другую. Затем подключил малую катушку к электрической батарее, а большую к гальванометру, и, вдвигая первую во вторую, заметил отклонение стрелки.Генри смог опубликовать свои результаты лишь в 1832 году т. е. уже после Фарадея.Учитель:Каким же образом провод смотанный в катушку усилил действие термопары (источника тока)?Демонстрация опыта 1.Две одинаковые лампы присоединим к источнику тока параллельно друг другу, но одну - через реостат, а другую - через катушку с большим числом витков медного провода, в которую вставим железный сердечник.Почему вторая лампа загорается позже первой?Демонстрация опыта 2.В цепь, содержащую дроссельную катушку, параллельно ей подключили светодиод в обратном направлении.Почему при размыкании цепи вспыхивает светодиод?Ответить на эти вопросы нам поможет изучение явления самоиндукции, открытого Джозефом Генри в 1829 году.Повторим, что нам известно о явлении электромагнитной индукции.Опрос учеников: Какое явление называется электромагнитной индукцией? Как можно изменить магнитный поток через поверхность замкнутого контура? Как определяется магнитный поток созданный проводником с током? Как его можно изменить? От чего зависит индуктивность проводника? Как читается закон электромагнитной индукции? Какова современная формулировка правила Ленца? Работа ученика на интерактивной доске:Используя правило Ленца, определите направление индукционного тока в верхнем витке при замыкании и размыкании цепи витка, подключенного к источнику тока Учитель:Проверьте ваши результаты Учитель:Ток — это движение заряженных частиц под действием электрического поля. Электрическое поле в проводнике возникло при изменении магнитного поля. Исходя из единства природы, мы должны предположить, что такое же явление должно происходить и в витке, подключенном к источнику тока. При замыкании ключа возникает ЭДС индукции направленная против ЭДС источника тока, а при размыкании – вдоль ЭДС источника тока. Это явление получило название явление самоиндукции Рассмотрим схемы предыдущих опытов Какая лампа на схеме 1 загорится позже? Почему?Почему вспыхивает светодиод при размыкании ключа? Покажите на схеме направление тока самоиндукции.Как зависит сила тока от времени при замыкании ключа и размыкании цепи?От чего зависит ЭДС самоиндукции? Что принято за единицу измерения индуктивности? Индуктивность какого проводника равна 1 Генри?Из-за большой индуктивности катушки ЭДС самоиндукции может значительно превысить ЭДС источника тока. Появление значительной разности потенциалов в месте размыкания цепи часто приводит к электрическому пробою воздуха, т. е. возникновению электрической искры. (Что и произошло, как вы помните в опыте Генри). Процесс самоиндукции задерживает увеличение и уменьшение тока в электрических схемах и линиях передачи сигналов, тем самым приводя к искажению информации.Какому механическому явлению аналогично явление самоиндукции? Закрепление Учащимся предлагается тест для самооценки полученных знаний по теме “Электромагнетизм” Полученные ответы заносятся в бланки. После выполнения работы учащиеся сравнивают свои результаты с правильными ответами. Разбираются вопросы, вызвавшие затруднение.Домашнее задание: §34 [1], 933 [2], 934 [2], 936 [2].

lib-5.ru

Электромагнетизм. Переменный ток. Колебательный контур

Электромагнетизм. Переменный ток. Колебательный контур 1. Электромагнитная индукция. В 1831 году Майкл Фарадей установил, что электрический ток может возникать в контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего контур – открыто явление электромагнитной индукции – явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении потока магнитной индукции через поверхность, ограниченную эти контуром. Этот ток называется индукционным. Закон Фарадея-Максвелла. ЭДС электромагнитной индукции в замкнутом контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. ξ = –∆Ф/ ∆t = – Фۥ= – L I ۥ. , ξ = –Ф’ = ξmaxsinωt = BSωsinωt Правило Ленца определяет направление индукционного тока. Индукционный ток в контуре имеет такое направление, что созданный им магнитный поток через поверхность, ограниченную контуром, препятствует изменению магнитного потока, вызвавшего этот ток. ^ Опыты Фарадея. При относительном движении магнита (электромагнита) и катушки возникает индукционный ток, а также при изменении магнитного потока через площадь ограниченную контуром. ^ под действием силы Лоренца, происходит разделение разноимённых зарядов и на концах проводника возникает разность потенциалов или ЭДС индукции ξ = U = υB┴l Токи Фуко. В массивных проводниках, движущихся в магнитных полях, или находящихся в переменном магнитном поле возникают вихревые токи – токи Фуко. При вращении диска вокруг оси параллельной линиям магнитной индукции возникает ЭДС индукции ξ = BSν, где ν частота вращения радиус-вектора диска, замкнутого на резистор или гальванометр. Опыты Генри. ЭДС индукции возникает в катушке при изменении тока, протекающего по катушке – самоиндукция. Быстрое изменение тока происходит при замыкании (направление индукционного тока совпадает с направлением тока в контуре) и размыкании (направление индукционного тока противоположно направлению тока в контуре) цепи. ε = –L∆I / ∆t, где ∆t – время релаксации (время возрастания тока в контуре при замыкании, или время убывания тока при размыкании). ^ Учёт самоиндукции. В зависимости от индуктивности контура ЭДС самоиндукции может быть очень большой, даже превышать ЭДС источника тока (горит обмотка двигателей, перегорают лампы). Самоиндукция задерживает увеличение и уменьшение тока в электрических схемах и линиях передачи сигналов, приводя к искажению передаваемых сигналов. Явление самоиндукция подобно явлению инерции в механике. ^ Генерирование переменного тока. При изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, в последнем возникает ЭДС индукции. При вращении контура в магнитном поле изменение магнитного потока через контур будет гармоническим Ф = ВΔScosωt, ξ = –Ф’ = ξimaxsinωt. Зависимость ЭДС от времени является гармонической. В мощных генераторах переменного тока контуры, в которых возникает ЭДС индукции, расположены на корпусе, а многополюсной электромагнит является ротором, который, вращаясь, создаёт переменное магнитное поле. Наличие N пар полюсов у ротора позволяет в N раз уменьшить частоту вращения ротора – ω. Частота переменного тока, используемого в промышленности и в быту 50 Гц, напряжение для бытовых целей 220 В. Трансформатор – устройство, состоящее из двух и более катушек на общем сердечнике. Применяется для повышения или понижения переменного напряжения. При изменении тока в одной из катушек, магнитный поток, возникающий в сердечнике возбуждает ЭДС индукции в каждом витке. Результирующая ЭДС в катушках определяется числом витков в них ε = –NФ,ۥ. При малом сопротивлении обмоток ε = U. Коэффициент трансформации – величина, равная отношению напряжений в первичной и вторичной катушках. k = U1/U2 =N1/N2. Повышающий трансформатор k и понижающий трансформатор k > 1. При повышение напряжения во столько же раз уменьшается сила тока, что приводит к уменьшению потерь мощности. Индукционные детекторы позволяют находить металлические предметы. Например, в аэропортах детектор металла фиксирует поля индукционных токов в металлах. Отталкивание сверхпроводящих катушек с током, размещённых на дне вагона и катушек на полотне дороге приподнимает вагон над землёй в поездах на магнитной подушке. Электроплавильные печи и микроволновые печи работают благодаря индукционным токам (токам Фуко). ^ также осуществляется при помощи индукционных токов: переменное магнитное поле в записывающей головке ориентирует домены на магнитной ленте, а переменное поле магнитной ленты возбуждает переменные индукционные токи в головке воспроизведения. ^ Переменное напряжение, получаемое потребителем от электростанции изменяется с течением времени по гармоническому закону u = Umaxcos( ωt + φо ), где u – мгновенное значение напряжения, Umax – амплитуда напряжения, (ωt + φо) – фаза колебания напряжения, φо – начальная фаза колебания. В цепь переменного тока могут быть подключены резисторы, катушки индуктивности, конденсаторы и т. д. Активное сопротивление – элемент электрической цепи (резистор), в которой электрическая энергия преобразуется во внутреннюю. Колебания тока и напряжения на резисторе u = Umaxcos( ωt ), i = Imaxcos ( ωt ) совпадают по фазе. . Активное сопротивление вычисляется по формуле R =ρl/S. Для измерения переменного напряжения и переменного тока используются специальные приборы, измеряющие действующие значания силы тоа и напряжения. Сила переменного тока 1 А – сила тока, веделяющего в проводнике такое же количество теплоты, что и постоянный ток 1А за тот же промежуток времени. Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, при котором в проводнике выделяется такое же количество теплоты, что и при переменном токе за тот же промежуток времени. Iд = Im/√2, Uд = Um/√2 Конденсатор в цепи переменного тока. Колебания силы тока опережают колебания напряжения на π/2, т.к. напряжение на обкладках конденсатора создаётся зарядами, перенесёнными током , i = Imaxcos (ωt + π/2), u = Umaxcos( ωt). Сопротивление конденсатора называется емкостным сопротивлением ХС = 1/ωC. ^ Колебания тока отстают от колебаний напряжения на π/2, из-за ЭДС самоиндукции i = Imaxcos (ωt – π/2), u = Umaxcos( ωt). Сопротивление катушки – индуктивное сопротивление XL= ωL. Сопротивление катушки и конденсатора называют реактивным сопротивлением. Мощность переменного тока определяется произведением действующих значений силы тока и напряжения. P = Iд Uд, P = Im Um /2. 5. Колебательный контур Колебательный контур – цепь, состоящая из последовательно соединённых катушки и конденсатора. Если конденсатор сначала зарядить, а потом соединить с катушкой, то в контуре возникнут свободные электромагнитные колебания – колебания тока, напряжения в контуре. 1-ю четверть периода конденсатор разряжается до 0, 2-ю четверть периода конденсатор перезаряжается благодаря индуктивности катушки, 3-ю четверть периода перезаряженный конденсатор разряжается до 0, 4-ю четверть периода он снова перезаряжается. Колебания тока и напряжения являются гармоническим и описываются уравнениями i = Imaxcos (ωt ), u = Umaxcos( ωt + φ), где φ – разность фаз между колебаниями тока и напряжения. Период колебаний в контуре определяется по формуле Томсона T=2π√LC. Следовательно, частота собственных колебаний контура ω=1/√LC. Энергия контура состоит из энергии электрического поля конденсатора и WC=q2/2C и энергии магнитного поля катушки WL = Li2/2. Полная энергия контура равна сумме энергий на конденсаторе и на катушке, а также равна макс энергии конденсатора или макс. энергии поля катушки W = Q2/2C = LIm2/2.. W = q2/2C + Li2/2 – энергия контура в данный момент времени. Если активное сопротивление контура равно 0, то колебания будут незатухающими, и энергия контура не изменяется q2/2C.+ Li2/2=const Производная от постоянной величины =0. (Li2/2.+q2/2C)I=0 и получаем уравнение электромагнитных колебаний Lq//+q/C =0 q// =-q/LC. ω=1/√LC. Следовательно. q// =- ω2q. Чтобы найти полное сопротивление цепи нужно, согласно закона Ома для участка цепи, макс. значение напряжения разделить на макс. значение силы тока Z = Um/Im Мгновенное значение приложенного напряжения равно сумме мгновенных значений напряжений на последовательно включённых элементах цепи. В реальной цепи активное сопротивление не равно 0, а это аналогично последовательно включённому резистору. Следовательно u = uR + uC + uL. uR = URmcos( ωt ), URm = ImR, uC = UСmcos( ωt – π/2 ), UCm= ImXC,, uL= ULmcos( ωt + π/2), ULm= ImXL где ω циклическая частота вынужденных колебаний силы тока. Из векторной диаграммы напряжений Um2 = UmR2 + (UmL- UmC) 2, следовательно Z = Um/Im= √ R2+ ( XL – XC)2. Im = Um/ Z – закон Ома для цепи переменного тока Из формулы сопротивления видно, что максимальная сила тока в контуре будет при XL = XC , ωL = 1/ωC. ω2= 1/CL, то есть при совпадении частоты вынужденных колебаний тока с частотой свободных колебаний контура. ^ резонансом. Чем меньше активное сопротивление контура, тем круче резонансная кривая. Явление резонанса широко используется в радиотехнике в схемах настройки радиоприёмников, усилителей, генераторов высокочастотных колебаний. ^ Для выпрямления переменного тока используют полупроводниковый диод – элемент электрической системы, содержащий р – п-переход и два вывода для включения в электрическую цепь. р – п-переход обладает односторонней проводимостью. Выпрямитель с одним диодом даёт однополупериодное выпрямление тока. Схема, включающая четыре диода, даёт двухполупериодное выпрямление тока. ^ ξ= U = υB┴l - ЭДС индукции в движущихся проводниках. ξ = BSν - ЭДС индукции возникающая в диске, вращающемся в магнитном поле (ось вращения диска параллельна индукции магнитного поля). ξ = –∆Ф/ ∆t = – L∆ I/∆t - закон электромагнитной индукции. ξ = –Ф’ = ξmaxsinωt = BSωsinωt – ЭДС в рамке, вращающейся в магнитном поле ξmax = BSω – максимальная ЭДС в рамке, вращающейся в магнитном поле ξmax = nBSω – максимальная ЭДС в контуре из n витков. k = U1/U2 =N1/N2 – коэффициент трансформации. u = Umaxcos( ωt + φо ), i = Imaxcos (ωt ) – колебания напряжения и тока в цепи переменного тока T=2π√LС - формула Томсона ω=1/√LC – циклическая частота собственных колебаний контура W = Cu2/2 + Li2/2, W = CUm2/2 = LIm2/2.– энергия контура R =ρl/S –сопротивление резистора ХС = 1/ωC – сопротивление конденсатора XL= ωL – сопротивление катушки Действующие значения силы тока и напряжения P = IдUд, P = ImUm/2 – мощность переменного тока. Z = Um/Im= √ R2+ ( XL – XC)2 – полное сопротивление контура Im = Um/ Z – закон Ома для цепи переменного тока XL = XC , ωL = 1/ωC – условие резонанса в цепях переменного тока. Решение задач: Задача 1. Колебательный контур настроен на частоту 10 кгц. Максимальное напряжение на обкладках конденсатора 3 В, а максимальная энергия поля конденсатора 90 мкДж. Найти электроёмкость конденсатора, индуктивность катушки. Какой максимальный ток проходит через катушку? Решение. WC=Cu2/2, C = 2W/U2 =2·10-5Ф. ν = 1/Т , T=2π√LC , L = 1/ ν2 π2C = 0,125мГн. WCm = WLm, , Im2 = CUm2/ L = 1,44 A2, Im = 1,2 A. Задача 2. Коэффициент трансформации равен 10. На первичной катушке колебания напряжения тока описываются уравнением u = 180 cos100πt. Написать уравнение колебания напряжения на вторичной катушке. Какой характер имеют потери мощности в трансформаторе? Какая обмотка должна иметь большее сечение и почему? Решение. Um1 =180 В , Um2 = 180/10 =18 В, u2 = 18 cos100πt. Потери мощности на обмотке тепловые. Вторая катушка должна иметь большее сечение, потому что по ней протекает большой ток. Задача 3. Сила тока, протекающая через катушку индуктивностью L = 6 Гн. изменяется со временем как показано на рисунке. Найти ЭДС индукции, возникающей в катушке в момент времени 1 сек, 3 сек, 7сек. Решение. ε1= –L∆I / ∆t = - 6Гн·6А/2с = 18В, ε2= 3В, ε2= 12В. Задача 4. По графику зависимости напряжения от времени на резисторе сопротивлением 100 Ом найти максимальное значение напряжения и силы тока на резисторе, среднюю мощность, выделяемую током на резисторе. Написать уравнения зависимости напряжения и силы тока от времени на резисторе. Решение. Um = 50 В, T = 0,8 c, Im = Um/R = 0,5 A, Im = Um/R=0,5 A, P = Iд Uд , P = Im Um /2 = Um2/2R = 12,5 Вт. ω =2π/T =2π/0,8 =2,5π с -1 u = Umax cos( ωt ) = 50 cos( 2,5 π t ), i = Imax cos ( ωt ) =0,5 cos( 2,5 π t ). Задача.5. Магнитный поток, пронизывающий рамку меняется по закону Ф = 0,01 sin 10πt. Найти максимальное значение магнитного потока и частоту вращения рамки. Написать формулу зависимости ЭДС от времени. Вычислить значение ЭДС через 0,02 сек от начала отсчёта времени. Решение. Фм = 0,01 Вб. ω = 10 π с -1. ν = ω/2π = 5 с -1. ε = –∆Ф/ ∆t = – Фۥ= – 10·0,01cos10πt = – 0,314 cos10π0,02. ε = –0,314cos18= –0,314·0,95=0,3 В. Задача 6. В однородном магнитном поле с индукцией 0, 1 Тл вращается проводящая рамка площадью 500см2. Частота вращения 20 Гц. Амплитуда ЭДС, возникающей в рамке 63 В. Найти максимальный поток, пронизывающий рамку. Сколько витков имеет рамка? Написать формулы зависимости магнитного потока и ЭДС от времени. Решение. Фm = BS = 0,1Тл · 0,05 м2 = 0,005 Вб. ξ = BSω= BS2π ν = 0,005·6,28·20 = 0,628 В. εм= ε1·N, N = εм/ ε1, N = 100 . ξ = ξmaxsinωt = 63sin40πt. Задача 7. Колебательный контур, подключённый к генератору, содержит резистор, сопротивление которого 5 Ом, катушку индуктивностью 5 Гн и конденсатор. Определите электроёмкость конденсатора, при которой в контуре при частоте в 1 кГц возникает резонанс. Найдите показания амперметра, (включённого в сеть) при резонансе, если действующее напряжение на генераторе 220 В. Решение. XL = XC , ωL = 1/ωC, С=1/ω2L = 5·10-9Ф. Iд = Uд/R =220 В / 5 Ом = 44 А. Задача 8. К генератору переменного тока с частотой ν = 100 Гц подключены катушка индуктивностью 0,5 Гн, конденсатор ёмкостью 4 мкФ и резистор сопротивлением 54 Ом. Сила тока в цепи 0,5 А Найдите полное сопротивление цепи и максимальное напряжение на генераторе. Решение. Z = Um/Im= √ R2+ ( XL – XC )2 = 101,5 Ом. Um = Z Im = Z Iд1,4=70,7 В Задача 9. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,05мГн и конденсатора ёмкостью 20 пФ. Максимальное напряжение на конденсаторе 100 В при частоте 5 МГц. Найти сопротивления катушки и конденсатора и полное сопротивление контура. Написать уравнение колебаний напряжения на конденсаторе. Как увеличить частоту свободных колебаний контура. Решение. ХС = 1/ωC = 1/ 2·3,14·5·106 с-1·20·10-12Ф = 1600 Ом. XL= ωL = 2·3,14·5·106с-1·5·10-5Гн=1570 Ом. Z = Um/Im= √ R2+ ( XL – XC )2 = 30 Ом. u = Umax cos( ωt ) = 100 cos(107π t). Увеличить частоту свободных колебаний контура можно уменьшая электроёмкость и индуктивность. ^ Задача 10. В магнитном поле с индукцией 0,4 Тл вращается рамка, площадью 200 см2 с частотой 5Гц. В начальный момент рамка перпендикулярна линиям магнитной индукции. Найти максимальный магнитный поток и максимальное значение Э.Д.С. индукции в рамке. Найти начальную фазу колебаний. Написать уравнения зависимости магнитного потока и ЭДС от времени. Найти значение Э.Д.С. через 0,2 с., если начальная фаза будет равна π/6. Ответ: 0,008Вб; 0,2512 В; 0; ξ = 12,3·10 - 4 В. Задача 11. Индукция направлена перпендикулярно плоскости листа к нам. Какой способ индуцирования тока изображен на рисунке? Какой знак имеет разность потенциалов в точках К и М? Что произойдёт, если проводник КМ будет двигаться в обратную сторону? Задача 12. Цепь, состоящую из катушки индуктивностью 0,2 Гн, конденсатора, ёмкостью 10мкФ и резистора, сопротивлением 50 Ом подключили, соединённых последовательно, подсоединили к промышленному генератору переменного тока. Сила тока в цепи 2 А. Найти сопротивление катушки, конденсатора и полное сопротивление цепи. Написать уравнение колебаний тока на катушке. При какой частоте в цепи будет наблюдаться резонанс? Ответ: 63 Ом; 320 Ом; 262 Ом; 71 Гц. Задача 13. На первичной катушке трансформатора колебания напряжения описываются уравнением u =308 Cos 100πt. На вторичной катушке вольтметр показал напряжение 6,3 В. Найти коэффициент трансформации, максимальное и действующее значение напряжения на первичной катушке. Определить частоту переменного тока. Написать уравнение колебания напряжения на вторичной катушке. Из какого ферромагнетика изготавливают сердечник трансформатора. Ответ: 35; 305 В; 220 В; 50 Гц; Задача 14. Индукция поля линейно возрастает с течением времени. 1.Какой способ индуцирования тока изображён на рисунке? 2.Какой знак имеет разность потенциалов в точках M и N? 3.Что произойдёт, если индукция поля начнёт линейно уменьшаться с течением времени? Электромагнетизм. Переменный ток. Z. Rodchenko

do.gendocs.ru

Способы получения индукционного тока

Энергетика Способы получения индукционного тока

просмотров - 886

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Электромагнитная индукция

Использование электромагнитных явлений. Электромагнит. Электродвигатель

В технике создают и регулируют магнитное поле с помощью проводников, по которым течет электрический ток. Электромагниты в виде катушек с сердечником используются в электромеханическом релœе для дистанционного выключения электрических цепей, магнитном подъемном кране, жестком диске компьютера, кинœескопе телœевизора, где магнитное поле действует на намагничивающиеся материалы или частицы. Взаимодействие электромагнита с полем постоянного магнита позволило создать всœевозможные электроизмерительные приборы, наушники, звуковые динамики и т.д.

М. Фарадей - 1831 ᴦ.

...........

1. перемещение магнита и катушки относительно друг друга; 2. перемещение одной катушки относительно другой; 3. изменение силы тока в одной из катушек; 4. замыкание и размыкание цепи; 5. перемещение сердечника;

Явление электромагнитной индукции

- возникновение электрического тока в замкнутом проводящем контуре, который либо покоится в переменном во времени магнитном поле, либо движется в постоянном магнитном поле так, что число линий магнитной индукции, пронизывающих контур, меняется. Чем быстрее меняется число линий магнитной индукции, тем больше индукционный ток.

МАГНИТНЫЙ ПОТОК ( или поток магнитной индукции)

Магнитным потоком через поверхность площадью S называют величину, равную произведению модуля вектора магнитной индукции В на площадь S и косинус угла между векторами В и n.

Магнитный поток пропрционален числу линий магнитной индукции, пронизывающих поверхность площадью S.

Магнитный поток характеризует распределœение магнитного поля по поверхности , ограниченной контуром.

Магнитный поток в 1Вб создается однородным магнитным полем с индукцией 1Тл через поверхность площадью 1м2, расположенной перпендикулярно вектору магнитной индукции.

НАПРАВЛЕНИЕ ИНДУКЦИОННОГО ТОКА

Читайте также

- Способы получения индукционного тока

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Электромагнитная индукция Использование электромагнитных явлений. Электромагнит. Электродвигатель В технике создают и регулируют магнитное поле с помощью проводников, по которым течет электрический ток. Электромагниты в виде... [читать подробенее]

- Способы получения индукционного тока

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Электромагнитная индукция Использование электромагнитных явлений. Электромагнит. Электродвигатель В технике создают и регулируют магнитное поле с помощью проводников, по которым течет электрический ток. Электромагниты в виде... [читать подробенее]

oplib.ru

---

• 
  Электронагревательный элемент
• 
  Схема подключения ламп дневного света схема
• 
  Какой счетчик экономичнее трехфазный или однофазный
• 
  Маркировка твердотельные конденсаторы
• 
  Какой заряд у нейтрона
• 
  Проверка трансформаторов тока на 10 погрешность примеры
• 
  Регулирование шим
• 
  Мосэнергосбыт поверка счетчика электроэнергии
• 
  Энергосберегающее освещение
• 
  Счетчик тепла индивидуальный
• 
  Фото вл 0 4 кв