Электромагнитная индукция.

Если во внешнем магнитном поле перемещать проводник так, чтобы он пересекал силовые линии, то в этом проводнике индуктируется ЭДС, такое явление называют- электромагнитной индукцией.

Это происходит потому, что магнитное поле действует на свободные электроны, заставляя их смещаться к одному из концов проводника и там накапливается отрицательный заряд, на другом конце из за их недостатка получится положительный заряд, т.е появится напряжение. Если замкнуть цепь, то пойдет ток.

Величина ЭДС зависит:

· от силы магнитного поля (В)

· от скорости перемещения проводника(V)

· от длины проводника (l)

Направление ЭДС определяется по правилу правой руки: силовые линии входят в ладонь, отогнутый большой палец по направлению движения, 4 пальца укажут направление ЭДС.

В электрических машинах это явление реализуется разными способами:

1. Перемещать проводник в магнитном поле (в генераторе постоянного тока)

2. При неподвижном проводнике, перемещать магнитное поле (в 3-х фазных генераторах переменного тока)

3. Неподвижный проводник поместить в переменное магнитное поле (в трансформаторах)

Самоиндукция (Е_L)

Если по проводнику идет переменный ток, то вокруг него создается переменное магнитное поле, которое будет действовать на свой же проводник и в нем появляется ЭДС самоиндукции, которая будет оказывать тормозящие действие на изменение тока в цепи, т.е в момент когда ток растет, ЭДС самоиндукции направлена против тока и не дает ему расти, а в момент когда ток убывает ЭДС самоиндукции направлена в ту же сторону и не дает ему убывать, поддерживает. Особенно сильно это эффект проявляется если проводник смотать в катушку, увеличить частоту переменного тока или резко изменять постоянный ток.

Следствие 1:

1.Из-за ЭДС самоиндукции переменному току в электрических цепях оказывается дополнительное индуктивное сопротивление (Х_L) Ом (X_L=2π*f*L)

2. В момент размыкания контактов независимо от рода тока, ток резко уменьшается, что создает большую ЭДС самоиндукции и вследствие этого, скачок напряжения в сети, что может повредить другие потребители и образует перенапряжение в самом контакте с пробоем воздушного промежутка и образование электрической дуги.

Взаимоиндукция.

Если в переменное магнитное поле 1-ого проводника поместить другой проводник в нем будет наводится ЭДС взаимоиндукциии появится напряжение, называемое наведенным, величина которого сильно зависит от длины проводника, поэтому этот эффект используют в трансформаторах, где поле одной катушки с числом витков W₁, действует на вторую катушку, с числом витков W₂.

W₁/W₂=U₁/U₂=I₂/I₁ (1)

На первичную обмотку (первую катушку) подается переменное напряжение U1 и проходит ток I1, который создает переменный магнитный поток Ф1, который воздействует на вторичную обмотку W2, в ней появляется напряжение U2, и при подключении потребителя появляется ток I2. соотношение напряжений примерно равно соотношению витков (см. формулу 1). У повышающего трансформатора витков на вторичной обмотке больше, при этом U2>U1, а т.к. входная и выходная мощность примерна одинаковая, то ток I2 во столько же раз меньше.

Pвх=U1*I1≈Pвых=U2*I2

Отношение числа витков большего к меньшему называетсякоэффициентом трансформации.

Вихревые токи.

При вращении якоря в электрических машинах наведенное напряжение появляется не только в обмотке, но и в самом сердечнике.

Если сердечник массивный, то в нем от этого наведенного напряжения возникают большие короткозамкнутые – вихревые токи, которые будут сильно нагревать его. Аналогичная ситуация возникает если массивную неподвижную деталь поместить в переменное магнитное поле. Чтобы эти вихревые токи ограничить и уменьшить нагрев сердечника его изготавливают шихтованным т.е. набирают из отдельных пластин толщиной до 1мм, разделенных диэлектрическим лаком. При этом пластины изготавливают из электротехнической стали (фехраль, нихром) с большим электрическим сопротивлением.

Польза вихревых токов: учувствуют в работе асинхронных двигателей, используется в сварке и расплавке деталей.

III Раздел