Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF
Начнем с определения электромагнитной индукции.
На одну непроводящую основу намотали две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй — подключены к источнику тока.
При замыкании ключа и протекании тока по второй катушке в первой возникал импульс тока. При размыкании ключа также наблюдался импульс тока, но ток через гальванометр тек в противоположном направлении.
Первую катушку подключили к источнику тока, а вторую — к гальванометру. При этом вторая катушка перемещалась относительно первой. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
Вот, что показали эти опыты:
Индукционный ток возникает только при изменении линий магнитной индукции.
Направление тока будет различно при увеличении числа линий и при их уменьшении.
Рис. 1. Радиоприемник
Рис. 2. Синхрофазотрон
РАСХОДОМЕРЫ – СЧЁТЧИКИ
ГЕНЕРАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА
Источниками механической энергии могут быть следующие явления:
Сгорание дизельного топлива.
Находят трансформаторы применение в таких категориях механизмов:
Рис. 3. Схема трансформатора
Явление электромагнитной индукции имеет широкое применение в техники и различных областях промышленности. Для преобразования механической энергии в энергию электрического тока используются синхронные генераторы. Для повышения или понижения напряжения переменного тока применяются трансформаторы. Использование трансформаторов позволяет экономично передавать электроэнергию от электрических станций к узлам потребления.
Явление электромагнитной индукции // ФОКСФОРД (дата обращения: 13.12.2022).
Электромагнитная индукция // Википедия Свободная энциклопедия https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитная_индукция (дата обращения: 13.12.2022).
Где находит применение явление электромагнитной индукции // проФазу.ру (дата обращения: 13.12.2022).
17.10.2021 23:30 // КАИ (дата обращения: 13.12.2022).
Закон электромагнитной индукции // (дата обращения: 13.12.2022).
Явление электромагнитной индукции и его применение в технике
В настоящее время в основе многих устройств лежит явление электромагнитной индукции, например в двигателе или генераторе электрического тока, в трансформаторах, радиоприемниках и многих других устройствах.
— явление возникновения во времени или при движении материальной среды в магнитном поле. Электромагнитная индукция была открыта 29 августа 1831 года. Он обнаружил, что (ЭДС), возникающая в замкнутом проводящем контуре, пропорциональна скорости изменения через поверхность, ограниченную этим контуром. Величина электродвижущей силы не зависит от того, что является причиной изменения потока — изменение самого магнитного поля или движение контура (или его части) в магнитном поле. , вызванный этой ЭДС, называется индукционным током.
То есть благодаря этому явлению мы можем преобразовывать механическую энергию в электрическую, и это замечательно. Ведь до открытия этого явления люди не знали о методах получения электрического тока кроме как от источников тока.
Явление электромагнитной индукции было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. Он опытным путем установил, что при изменении магнитного поля внутри замкнутого проводящего контура в нем возникает электрический ток, который назвали индукционным током. Воспроизведем пару классических опытов Фарадея.
Если в соленоид (катушка индуктивности), который замкнут на гальванометр, вдвигать или выдвигать постоянный магнит, то в моменты его вдвигания или выдвигания мы видим отклонение стрелки гальванометра (возникает индукционный ток); при этом отклонения стрелки при вдвигании и выдвигании магнита имеют противоположные направления. Отклонение стрелки гальванометра тем больше, чем больше скорость движения магнита относительно катушки. При смене в опыте полюсов магнита направление отклонения стрелки также изменится. Для получения индукционного тока можно оставлять магнит неподвижным, тогда нужно относительно магнита перемещать соленоид.
Если рядом расположить две катушки (например, на общем сердечнике или одну катушку внутри другой) и одну катушку через ключ соединить с источником тока, то при замыкании или размыкании ключа в цепи первой катушки во второй катушке появится индукционный ток. В моменты включения или выключения тока наблюдается отклонение стрелки гальванометра, а также в моменты его уменьшения или увеличения, а также при перемещении катушек друг относительно друга. Направления отклонений стрелки гальванометра также имеют противоположные направления при включении или выключении тока, его увеличении или уменьшении, приближении или удалении катушек.
Исследуя результаты своих многочисленных опытов, Фарадей пришел к заключению, что индукционный ток возникает всегда, когда в опыте осуществляется изменение сцепленного с контуром потока магнитной индукции (магнитного потока). Например, при повороте в однородном магнитном поле замкнутого проводящего контура в нем также появляется индукционный ток в этом случае индукция магнитного поля вблизи контура остается постоянной, а меняется только поток магнитной индукции сквозь контур.
В результате опыта было также установлено, что значение индукционного тока абсолютно не зависит от способа изменения потока магнитной индукции, а определяется лишь скоростью его изменения (также в опытах Фарадея доказывается, что отклонение стрелки гальванометра (сила тока) тем больше, чем больше скорость движения магнита, или скорость изменения силы тока, или скорость движения катушек).
Открытие явления электромагнитной индукции имело огромное значение, поскольку появилась возможность получения электрического тока с помощью магнитного поля. Этим открытие дало взаимосвязь между электрическими и магнитными явлениями, что в дальнейшем послужило толчком для разработки теории электромагнитного поля.
Практическое применение явления электромагнитной индукции.
Переменное магнитное поле, возбуждаемое изменяющимся током, создаёт в окружающем пространстве электрическое поле, которое в свою очередь возбуждает магнитное поле, и т.д. Взаимно порождая друг друга, эти поля образуют единое переменное электромагнитное поле – электромагнитную волну. Возникнув в том месте, где есть провод с током, электромагнитное поле распространяется в пространстве со скоростью света -300000 км/с.
В спектре частот разные места занимают радиоволны, свет, рентгеновское излучение и другие электромагнитные излучения. Их обычно характеризуют непрерывно связанными между собой электрическими и магнитными полями.
В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц. В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их изучения. Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца.
Расходомеры – счётчики
Метод основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.
В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу “правой руки”. При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.
Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.
Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформатор представляет собой сердечник из тонких стальных изолированных одна от другой пластин, на котором помещаются две, а иногда и больше обмоток (катушек) из изолированного провода. Обмотка, к которой присоединяется источник электрической энергии переменного тока, называется первичной обмоткой, остальные обмотки – вторичными.
Если во вторичной обмотке трансформатора намотано в три раза больше витков, чем в первичной, то магнитное поле, созданное в сердечнике первичной обмоткой, пересекая витки вторичной обмотки, создаст в ней в три раза больше напряжение.
Применив трансформатор с обратным соотношением витков, можно так же легко и просто получить пониженное напряжение.
Техническая библиотека lib.qrz.ru- URL: http://lib.qrz.ru/node/1101
Доломатов М. Ю., Бахтизин Р. З., Шарипов Т. И. Физические основы наноэлектроники: учебное пособие / М. Ю. Доломатов, Р. З Бахтизин, Т. И. Шарипов. – Москва: Юрайт, 2022 – 100 с. – Текст: непосредственный.
Что за опыты проводил Майкл Фарадей
В девятнадцатом веке стало известно, что вокруг проводника, по которому протекает электроток, возникает магнитное поле. Изучением данного явления занимался английский физик Майкл Фарадей. С помощью своих опытов он доказал, что и само магнитное поле способно создавать электрический ток.
Суть опытов Фарадея
Ученый убедился и доказал, если гальванометр подключить к проволочной катушке и поместить в нее северным полюсом плоский магнит, то гальванометр среагирует на это. Такой опыт дает понять, что в подсоединенной к прибору катушке появляется электрический ток. Если магнит перемещаться в катушке не будет, то стрелка прибора вернется на место. Если же начать вынимать из катушки магнит, то в ней снова появится электроток, но у него сформируется противоположное направление. Образование электроэнергии происходит из-за воздействия магнитного поля на катушку при перемещении магнита. Данное явление получило название электромагнитная индукция.
Эксперимент Фарадей проводил, используя 2 намотанных на основу из древесины спирали из проволоки, друг от друга они были изолированы. Одна из них подключалась к гальванической батарее, вторая соединялась с гальванометром, способным улавливать слабые токи. При соединении и отключении цепи первой катушки регистрировались на второй из них отклонения стрелки от нейтрального положения.
Проведенные опыты ученого Фарадея по электромагнитной индукции делят на три группы:
Выполняя разные опыты, Фарадей выяснил, что в контурах проводника, соединенных в цепь, электроток появляется лишь в том случае, когда на проволоку воздействует изменяемое магнитное поле. На результат эксперимента не влияет, как производится изменение магнитного поля.
Кратко суть 3 опытов Фарадея можно сформулировать так: электроток возникнет в катушке, если к ней поднести магнит или наоборот. Подобное явление можно наблюдать и при использовании двух близко расположенных катушек: если одну из них подключить к источнику переменного электротока, то во второй появится такой же ток. Такой же эффект проявляется при соединении двух катушек сердечником.
Проведение экспериментов и их объяснение
Магнитное поле может меняться по-разному. Опыты Фарадея дают понять, что электроток формируется практически при любых переменах магнитного поля, способного прямо влиять на проводник. Электроэнергия, перемещающаяся в такой цепи, именуется индукционным током.
Получается, что, направление протекающего в катушке электротока меняется в зависимости от того, как перемещается магнит. Кроме того, на направление электротока оказывает влияние, каким полюсом направляют в катушку магнит. Если это сделать, используя не северный, как было описано ранее, а южный магнитный полюс, то на приборе стрелка переместится в противоположную сторону. Кроме того, направление электротока изменяется при опускании и извлечении южного полюса магнита. Выходит, что на течение индукционного тока влияет как полюс, так и направление перемещения магнитного поля.
Опускать магнит можно не спеша и быстро. Опыты Фарадея подтверждают, сила вырабатываемого электротока зависит от скорости перемещения магнита, проще говоря, от того, насколько быстро передвигается магнитное поле. Сила возрастает пропорционально скорости передвижения магнитного поля, которое прямо влияет на контур проводника.
В то же время при изменении силы электротока в проводнике вокруг него формируется магнитное поле. В попавшем под его воздействие проводнике возникает так называемый ток самоиндукции.
Следовательно, опыты Фарадея наглядно демонстрируют, что существует связь между магнитными и электрическими процессами. Эту взаимосвязь подтверждает существование общего для пространства электромагнитного поля.
Как электромагнитная индукция применяется на практике
Явление электромагнитной индукции взято за основу при создании генератора электротока — установки, способной вырабатывать электроэнергию благодаря превращению механической работы в электричество. Основные элементы данной установки — закрепленная на валу рамка и магнит.
При перемещении рамки, влияющие на нее магнитные линии, или увеличиваются, или уменьшаются, в итоге появляется индукционный ток. Его с помощью коллектора и щеток снимают с рамки (коллектор конструктивно — это 2 полукольца, соединенных с разными частями рамки). Промышленные мощные генераторы состоят из вращающегося ротора и неподвижного статора. В качестве первого конструктивного элемента используется электромагнит, а неподвижной частью служит обмотка.
Теорию электромагнитной индукции окончательно сформулировал Максвелл. Он доказал, что изменяющееся магнитное поле гарантированно формирует переменное электрическое поле. При любых переменах с магнитом свойства электромагнитного поля также меняются. Колебания наблюдаются в системе, получившей название колебательный контур. Фактически это электрическая цепь, в которой есть индуктивная катушка и установлен один конденсатор.
После запитывания конденсатора и подключения его к катушке можно обнаружить электроток в цепи. Конденсатор во время этого процесса утрачивает заряд. Сила тока первое время повышается, возникает ток самоиндукции, направленный против основного тока. Через время разряжается конденсатор, в катушке сила тока становится максимальной. Потом она начинает падать.
В колебательном контуре совершаются скачки силы электромагнитных волн, меняется сила тока и становится другим электрическое поле. Они проходят, благодаря энергии, поступившей из конденсатора. Извне энергия в это время не поступает.
Как единица измерения частоты перемены магнитных полей используется 1 Гц. В основном этот параметр измеряют в килогерцах и мегагерцах.
Природа электродвижущей силы
Три опыта Фарадея, а затем эксперименты его последователей позволили установить, что при изменение магнитного потока в контуре электропроводника способствует образованию электродвижущей силы. Она равна (по формуле Фарадея) скорости изменения магнитного потока, но с отрицательным знаком.
В приведенной формуле символ минус ставится, исходя из правила Ленца, с учетом которого находится направление перемещения индукционного тока. Оно указывает на то, что электроток, появляющийся в замкнутом контуре, идет с направлением, под влиянием которого формируемый поток индукции пытается возместить вызываемую током перемену магнитной индукции.
Электромагнитная индукция используется при создании электродвигателей. Электроток образуется в конструкциях, в которых магнит перемещается в контуре, проводящем электроток или, наоборот, при размещении контура в статичном магнитном поле. Удобно разобрать принцип работы на примере источника переменной ЭДС.
Рамка вращается, пересекая силовые линии магнитного поля. На ее элементах, размещенных параллельно оси вращения, образуется ЭДС. Те части рамки, которые расположены перпендикулярно оси, не пересекают силовых линий, поэтому не формируют ЭДС.
На противоположных элементах рамки фактически появляются ЭДС направленные в разные стороны. Чтобы узнать направление силы, следует воспользоваться правилом правой руки: нужно разместить внутреннюю сторону руки так, чтобы она указывала на северную часть магнита, а большой палец — разогнуть. Он должен быть направлен к тому элементу рамки, для которого нужно найти направление ЭДС. Она будет направлена в ту сторону, куда смотрят остальные четыре пальца руки.
В результате, на элементах рамки, расположенных параллельно оси вращения, ЭДС всегда складываются. В ходе движения рамки курс ЭДС меняется на противоположный, поскольку рабочие части рамки при каждом вращении перемещаются между разными магнитными полюсами. Когда плоскость рамки располагается параллельно силовым линиям, электродвижущая сила достигает своего максимума, как и скорость перемещения самой рамки.
Из этого можно сделать вывод, что в проводнике, перемещающемся в магнитном поле, образуется ЭДС, которая периодически меняет свое направление и величину.
Видео по теме
При движении электрического тока по проводнику вокруг него создаётся магнитное поле. Данное явление послужило основой различным электромагнитам, что находят своё применение во многих областях. Были сделаны предположения, что возможно и обратное явление, когда причиной появления электрического тока в самом проводнике может стать магнитное поле.
Майкл Фарадей при проведении собственных лабораторных исследований выявил, что изменения магнитного поля, возникшие в замкнутой проводящей электрической цепи, способствуют образованию электротока. Это и есть явление электромагнитной индукции. Непосредственно сам электроток, получаемый таким способом, называется индукционным. Это изобретение легло в основу многих современных устройств, широко применяется как для промышленных, так и бытовых нужд.
Электромагнитная индукция — это явление, которое даже в своём названии содержит два ключа, комбинацию двух компонентов. Речь идёт про электрические и магнитные явления соответственно, которые между собой неразрывно связаны. Они оказывают взаимное влияние друг на друга, из чего при правильном подходе можно извлечь различные эффекты. С одной стороны, при движении электрических зарядов создаётся магнитное поле. И это действует также наоборот, то есть, изменения магнитного поля оказывают влияние на перемещение электрических зарядов, что образует электрический ток.
Генерирование электрического тока провоцирует образование магнитного поля, подвергающегося изменениям, что присуще не каждому полю. Стабильное магнитное поле не способно спровоцировать движение зарядов электричества и соответственно генерирование индукционного электротока.
Из закона об электромагнитной индукции следует, что внутри каждого замкнутого контура может возникать ЭДС. Одновременно с этим величина её будет определена скоростью изменения магнитного потока, пронизывающего конкретный контур. Но вышеупомянутое значение берётся со знаком «минус», что является общепринятой практикой.
Наиболее популярными направлениями, где используются законы ЭМИ, считается область работы большинства двигателей, а также генераторов тока. В вышеназванные устройства закладывается достаточно простой принцип действия, который без применения ЭДС был бы недоступен.
Применение электромагнитной индукции позволяет создавать различные по конструкции, но схожие по принципу действия механизмы. Вышеупомянутые электродвигатели и генераторы также отличаются конструктивно, но имеют подобное внутреннее устройство. Они оснащаются статором, а ещё подвижным ротором, взаимодействующим друг с другом благодаря вращающимся электромагнитным полям.
Для лучшего понимания вышеизложенных принципов можно привести некоторые дополнительные примеры и рассмотреть их более подробно.
Это устройство создаётся достаточно просто. Прежде всего, понадобится спровоцировать изменение магнитного поля, как вариант при помощи перемещаемого магнита. Этого можно добиться сторонним воздействием на магнит, находящийся в пределах замкнутой цепи. Подобные манипуляции спровоцируют образование электрического тока в системе. Созданный таким образом генератор позволит в дальнейшем при его применении на электростанциях трансформировать механическую энергию в электрическую. После этого выработанное электричество направляется к пользователям. Передача осуществляется по проводам, энергия может быть использована для различных нужд.
Это наиболее распространённые источники механической энергии, в действительности их может быть гораздо больше.
Реализация электромагнитной индукции в генераторе
Расходомеры и счётчики
Применяется рассматриваемый принцип в некоторых измерительных приборах. Алгоритм работы основывается на задействовании закона Фарадея непосредственно для проводника, пребывающего в магнитном поле.
ЭДС наводится в массиве электропроводящего вещества, что движется в магнитном поле. Она пропорциональна скорости потока и преобразуется электроникой в электронный сигнал (аналоговый либо же цифровой). Далее необходимые сведения отображаются на экране или циферблате.
Для создания электродвигателя используется обратный принцип и порядок действий по сравнению с генератором. Когда от отдельного источника по цепи пускается ток, то расположенный внутри этой цепи магнит начинает движение. Это происходит под влиянием магнитного поля, образованного непосредственно электрическим током.
Примерами применения электродвигателей можно назвать:
Электромагнитная индукция и использование магнитных сил составляют основу многочисленных приборов бытовых и промышленных. Такие решения позволяют минимизировать либо упростить ручной труд.
Реализация электромагнитной индукции в электродвигателе
Радиоволны, излучение рентгена, а ещё свет занимают различные позиции в спектрах частот.
К этому перечню причисляются всевозможные электромагнитные излучения. Как правило, они характеризуются магнитными, электрическими полями, что в непрерывном режиме обоюдно связаны.
Генератор постоянного электротока
Якорь машины будет крутиться, находясь под действием момента передаваемого извне. Его пронизывает постоянный магнитный ток, который образовался между полюсами самого статора.
В магнитном поле двигаются проводники обмотки якоря, поэтому в них образуется ЭДС, а её направление может быть определено по правилу «правой руки». Одновременно с этим на одной из щёток по отношению ко второй возникает позитивный потенциал. В момент подключения нагрузки на зажимы, начинает идти электроток.
Электромагнитная индукция находит своё применение и в таких видах устройств, как синхрофазотроны.
В данном подходе магнитным полем считают специфичную форму материи, которая состоит из заряженных частиц. Для доступа вглубь атомов со стремлением их исследования применяют заряженные частицы. Вводится определение силы Лоренца. Это сила, с которой некое магнитное поле воздействует на отдельную заряженную частицу в момент движения.
Применение в синхрофазотроне
Электромагнитная волна — это обоюдно порождающие себя поля, которые в итоге формируют единое переменное электромагнитное поле.
Оно в свою очередь возбуждается изменяющимся током, образует в своём окружении электрополе, которое в дальнейшем возбуждает магнитное поле. В случае возникновения в зоне, где располагается провод с электротоком, электромагнитное поле способно распространяться по пространству со скоростью света.
Трансформаторы имеют широкое применение. Они задействуются в процессе передачи электричества на большие дистанции и его распределения между приёмниками.
Один из трансформаторов
Главным свойством, на котором основывается вся работа трансформаторных устройств, считается именно взаимоиндукция. Принцип действия трансформатора базируется на видоизменении энергии переменным магнитным полем.
Внутри конструкции расположен сердечник, состоящий из изолированных между собой пластин. На него помещаются несколько обмоток в виде катушек изготовленных из изолированного провода. Выделяется понятие первичной и вторичной обмотки. Первичная — это та, к которой непосредственно подключается переменный электроток. Количество витков на вторичной обмотке может в несколько раз повысить электронапряжение либо понизить. Это происходит благодаря тому, что в сердечнике первичной обмотки создаётся магнитное поле, которое непосредственно пересекает витки вторичной.
Свойства электромагнитной индукции находят применение не только в области использования проводов, обмоток. Оно также проявляет себя внутри разных массивных металлических объектов. Возникающие в таких предметах электротоки называют вихревыми. В момент работы некоторых видов оборудования они могут провоцировать нагрев как магнитопровода, так и всего корпуса в целом.
Чтобы предотвратить подобное негативное явление, требуются сердечники из тонколистного металла. Дополнительно используется изолирование при помощи нанесения слоя лака, что препятствует проникновению наведенных токов. Для индукционного нагрева можно не лимитировать вихревые электротоки, а создавать условия для их полноценного прохождения. Это помогает в создании повышенных температур, необходимых для промышленных нужд.
Очевидно, что явление электромагнитной индукции имеет широкое применение в технике и различных областях промышленности. Это объясняется простотой воссоздания необходимых условий для полноценной работы данного принципа, возможностью его применения, как в компактных, так и массивных конструкциях.
Невозможно переоценить практическое значение теории электромагнетизма, которая обеспечила интенсивный научно – технический прогресс за прошлые сто пятьдесят лет.
Прошедшие десятилетия принципиально изменили мир. На основе электромагнитной теории разработаны технологии, которые дали возможность сконструировать современные устройства сбора, обработки и хранения информации. Например:
Возможности современных ускорителей заряженных частиц в сверхсильных магнитных полях выходят за рамки воображения. Так, Большой адронный коллайдер дает энергию протонам около 14TэВ.
Современные проезда на магнитной подушке способны развивать скорости более 500 км/ч.
Электромагнитные пушки могут придать снаряду скорость на вылете близкую к первой космической, при попадании в мишень снаряд такой пушки превращает твердую мишень в облако плазмы.
Огромный прогресс достигнут в повсеместном использовании интернета, мобильной и космической связи.
К актуальным вопросам, относимым, в том числе, к компетенции электромагнетизма причисляют:
Однако не следует забывать, что многие современные приборы и устройства имеют в своей основе процессы и явления, описанные еще в XIX веке, поэтому следует их изучать. Рассмотрим некоторые из них.
Машина постоянного тока
Явление электромагнитной индукции используется в электрических генераторах. В них электрический ток возникает при движении проводника в магнитном поле.
При перемещении проводника, имеющего длину $l$ нормально к вектору магнитной индукции ($ec B$) магнитного поля, в этом проводнике появляется электродвижущая сила индукции, следовательно, в проводнике будет течь индукционный ток. На проводник с током оказывает действие сила Ампера ($ec F_A$).
Используя правило левой руки несложно убедиться, что направление силы Ампера противоположно направлению скорости перемещения проводника ($ vec v$) (рис.1). Для осуществления движения проводника с постоянной скоростью на этот проводник необходимо действовать с некоторой силой $ec F$, которая будет равна по величине силе Ампера, но направлена в противоположную сторону.
Данная внешняя сила при перемещении проводника на расстояние $Delta l=vDelta t$ будет совершать работу:
Выражение
показывает, что работа внешних сил, заставляющих проводник перемещаться в магнитном поле, равна работе ЭДС индукции.
Физический принцип генератора постоянного тока основан на явлении электромагнитной индукции при вращении рамки из проводника в магнитном поле
Основные части генератора постоянного тока:
Рисунок 1. Машина постоянного тока. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Коллектором называют пластины из проводника, разделенные изолятором. Эти пластины соединены с катушками.
По пластинам коллектора скользят электрические щетки, которые осуществляют соединение концов обмоток с внешней электрической цепью.
Индуктор может быть неподвижен, в этом случае его называют статором.
Тогда якорь машины совершает вращение и носит название ротора. Якорь содержит сердечник из стали в форме цилиндра. Концы обмоток якоря соединяются с пластинами коллектора.
Если якорь вращается в магнитном поле индуктора, то в его обмотках возникает ЭДС индукции. При помощи скользящих контактов коллектора и электрических щеток обмотка якоря, в которой ЭДС индукции максимальна в данный момент времени, соединяется с потребителями.
Электродвигатель
Машина постоянного тока является обратимой. Это означает то, что данную машину можно применять для преобразования механической энергии в электрическую и обратно.
При использовании генератора постоянного тока как электродвигателя через обмотку индуктора пропускают постоянный ток.
Если подключить к щеткам постоянное напряжение в обмотке якоря появляется электрический ток, тогда провода обмотки испытывают действие силы Ампера со стороны магнитного поля. На противоположных сторонах якоря силы Ампера имеют противоположные направления, при их воздействии якорь начинает вращаться. При помощи электрического двигателя приводятся в движение колеса электрического транспорта.
Электрические приборы
Ряд электрических приборов использует то, что магнитные поля оказывают воздействие на проводники с током. В этих приборах электрический ток, который следует измерить, пропускают через проводящую рамку, которая размещена в поле постоянного магнита. Рамка находится на оси.
Вначале, когда через рамку начинают пропускать электрический ток, на рамку действуют силы Ампера, момент этих сил заставляет ее поворачиваться. Момент сил Ампера больше, чем момент сил упругости пружин, которые противостоят повороту. Подвижная часть прибора совершает поворот с ускорением. Достигается угол поворота, при котором моменты сил уравновешиваются. Подвижная часть приобретает запас кинетической энергии вращения, проходит положение равновесия и тормозится возвращающими пружинами, останавливается и начинает движение в обратную сторону. Так, происходят затухающие колебания. С целью успокоения колебаний используют специальные успокоители.
Угол поворота стрелки в устройствах магнитоэлектрической системы пропорционален силе тока.
Электромагнитная индукция. Магнитный поток
Выводы катушки из медного провода присоединены к чувствительному гальванометру. В каком из перечисленных опытов гальванометр обнаружит возникновение ЭДС электромагнитной индукции в катушке? 1) В катушку вставляется постоянный магнит. 2) Из катушки вынимается постоянный магнит. 3) Постоянный магнит вращается вокруг своей продольной оси внутри катушки
Варианты ответов
- В случае 1
- В случае 2
- В случае 3
Вопрос 3
Как называется физическая величина, равная произведению модуля индукции магнитного поля на площадь поверхности, пронизываемой магнитным полем, и косинус угла между вектором индукции и нормалью к этой поверхности?
Вопрос 4
Как называется единица измерения магнитного потока?
Вопрос 5
Контур площадью 1000 см 2 находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, угол между вектором В индукции и нормалью к поверхности контура 60°. Каков магнитный поток через контур? Ответ дайте в мВб, округлив его до целого числа.
Вопрос 6
В каком направлении относительно замкнутого проводника необходимо двигать магнит, чтобы в проводнике возник электрический ток указанного направления?
Вопрос 7
Укажите способы изменения магнитного потока.
Вопрос 8
Линии магнитной индукции направлены перпендикулярно к плоскости, в которой с частотой 0,3 Гц вращается прямоугольная рамка с током. Определите время, за которое магнитный поток через рамку уменьшится в два раза? Ответ округлите до десятых долей секунды.
В чем заключается явление электромагнитной индукции
В различных электротехнических устройствах, например, в электрических машинах, используется явление, которое носит название электромагнитная индукция (ЭМИ). В чём же оно заключается?
Открытие
М. Фарадей также увлекался химическими экспериментами
ЭМИ была открыта в 1831 году англичанином М. Фарадеем.
В чем же заключается явление электромагнитной индукции? Смысл открытия состоял в обнаружении появления тока в проводнике при пересечении им магнитного поля (МП). Опыт Фарадея включал создание меняющегося МП в катушке с намотанным на ней проводом. В расположенной рядом с первой второй катушке появилась ЭДС, которая фиксировалась вольтметром.
Закон ЭМИ
Физик открыл, что возникающая в проводнике ЭДС пропорциональна скорости изменения МП, проходящего через проводник. Оказалось, что причина изменения потока не имеет значения. Он может изменяться при движении проводника в МП или при воздействии переменного МП на неподвижный проводник.
Проведя несколько опытой, учёный вывел закон электромагнитной индукции
Математически закон Фарадея имеет следующий вид:
Знак минус соответствует правилу Ленца, по которому возникающий в результате индукции ток противодействует изменению основного МП.
Использование явления
На применении закона ЭМИ создано большое количество различных устройств и приборов. Наиболее распространенными и важными для промышленности являются электродвигатели, электрогенераторы, трансформаторы.
В статоре электродвигателя переменного тока, например, создается переменное магнитное поле, которое генерирует ток в роторе.
При взаимодействии МП статора и ротора возникает вращающий момент
В трансформаторе переменный ток создает изменяющееся МП, которое пронизывает вторичную обмотку. В результате этого во вторичной обмотке генерируется ЭДС. Изменяя соотношение числа витков обмоток можно получить повышающий или понижающий напряжение трансформатор.
Явление ЭМИ используется также в индукционных печах, различных электромагнитных датчиках. На основе этого явления создан магнитный газовый генератор, в котором в качестве замкнутой рамки используется токопроводящий газ.
ЭМИ, связанная с воздействием изменяющегося магнитного поля на проводник, была открыта Фарадеем еще в девятнадцатом веке. На использовании этого явления построены различные электротехнические устройства и приборы, которые широко применяются в современном мире.
XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2023
Читаю и читаю не могу остановиться, это просто шедовриально, без сомнения можно оценить её как наилучшую статью по этой теме, автор реально мега мозг, желаю не терять хватку и продолжать в том же духе, всем рекомендую к прочтению!
Перечитываю это 10й раз, явно это лучшее что я читал за последние 10 лет, 100 из 10 однозначно
Спасибо большое)) меня это мотивирует!
Очень информативная и увлекательная статься, спасибо!
Отличная статья! Очень познавательно)
Спасибо за статью! Тема действительно важна, даже если не для нашего поколения, то для наших потомков уж точно. Существует множество способов бережно относиться к окружающей среде, для начала каждый из нас может выключать воду во время того, как чистит зубы! Начнём с малого и сбережем планету!
Очень интересная статья, спасибо!
Содержательная и познавательная статья, очень интересно, спасибо!
Применение электромагнитной индукции в технике
Опыт раз. На одну непроводящую основу намотали две катушки: витки первой катушки были расположены между витками второй. Витки одной катушки были замкнуты на гальванометр, а второй — подключены к источнику тока.
Опыт два. Первую катушку подключили к источнику тока, а вторую — к гальванометру. При этом вторая катушка перемещалась относительно первой. При приближении или удалении катушки фиксировался ток.
РАСХОДОМЕРЫ — СЧЁТЧИКИ
Явление электромагнитной индукции имеет широкое применение в техники и различных областях промышленности. Для преобразования механической энергии в энергию электрического тока используются синхронные генераторы. Для повышения или понижения напряжения переменного тока применяются трансформаторы. Использование трансформаторов позволяет экономично передавать электроэнергию от электрических станций к узлам потребления.
Явление электромагнитной индукции // ФОКСФОРД URL : https://foxford.ru/wiki/fizika/yavlenie-elektromagnitnoy-induktsii (дата обращения: 13.12.2022).
Электромагнитная индукция // Википедия Свободная энциклопедия URL : https://ru.wikipedia.org/wiki/Электромагнитная_индукция (дата обращения: 13.12.2022).
Где находит применение явление электромагнитной индукции // проФазу.ру URL : https://profazu.ru/knowledge/electrical/primenenie-elektromagnitnoj-induktsii.html (дата обращения: 13.12.2022).
17.10.2021 23:30 // КАИ URL : https :// kai . ru / web / naucno — tehniceskaa — biblioteka / events / event ? id =12139442 (дата обращения: 13.12.2022).