Тема 8. Переменный ток

W

формула расчета потока сцепления

катушки с магнитным полем.

Если W= 1, то ψ=Φ

ε_uнд = - формула закона электромагнитной индукции:

ε ЭДС наводимая магнитным полем прямопропорционально скорости изменения потока сцепления катушки с магнитным полем.

[ψ]=Веб.

Индуктивность (L) – коэффициент прямопропорциональности между силой тока (Ι) в контуре и магнитном потоке (Ф) создоваемом этим контуром.

Ф=LI Если по контуру идет ток, то он создает магнитное поле, которое с этим контуром образует потокосцепление ψ, величина ψ находится прямой пропорциональной зависимости от силы тока (I).

Ψ=LI формула расчета потокосцепления контура

с собственным магнитным полем

Индуктивность контура зависит от формы контура, его геометрических размеров и окружающей среды

[L]=Гн Генри

7. Явление самоиндукции.

Явление самоиндукции собственное магнитное поле в цепи постоянного тока изменяется в моменты замыкания и размыкания цепи.
А также при изменении силы тока в ней. Это означает, что в данный момент в такой цепи возникает ЭДС самоиндукции.

При замыкании цепи лампа загорается с некоторой задержкой. При размыкании не сразу гаснет. Это объясняется тем, что в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая согласно закону Ленца мешает быстрому нарастанию тока в цепи.

ЭДС самоиндукции прямопропорциональна скорости

изменения силы тока в той цепи.

1) Получение переменного тока и его параметры.

2) Генераторы переменного и постоянного тока.

3) Трансформаторы.

4) Индукционная катушка.

1) Получение переменного тока и его параметры.

При вращении рамки в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью w получается синосиодальный переменный ток.

В=const

В отрезках провода АВ и СД возникает ЭДС индукции E₁ и E₂ направления которых определяется по правилу Правой руки.

Угол поворота рамки выразим формулой.

α=w t.

T – время одного полного оборота рамки, это и есть период изменения переменного тока.

- чистота переменного тока.

L=E_max sin wt формула расчета мгновенного значения ЭДС в рамке.

Параметры переменного тока.

1) Мгновенное значение ЭДС (l) напряжения (U) силы тока (I) определяются по формулам:

U=U_mах sin w t

i=I _max sin w t

2) Максимальное значение (или амплитудные) ЭДС (ε_mах), напряжение (U_mах) или тока (I_mах)

3) эффективными или действующими значениями переменного тока являются:

Все вольтметры предназначенные для переменного тока показывают эффективные значения ЭДС и напряжения.

2. Генераторы переменного и постоянного тока.

Электрические машины в которых механическая энергия превращается в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции называется инд. генераторами.

Основные элементы генератора:

1) индуктор создающий магнитное поле.

2) якорь, проводник в котором наводится ЭДС.

3) металлические кольца.

4) Щетки, соединяющие неподвижные проводники с вращающимися проводниками. В данном рисунке ротор – якорь подвижный статор – индуктор неподвижный. Частота вращения ротора совпадает с частотой переменного тока.

Схема устройства генератора постоянного тока отличается от схемы генератора переменного тока только тем, что здесь вместо колец используется коллектор (кольцо, разрезание на секторы, изолированные друг от друга).

Левая щетка всегда соединяется с поднимающейся стороны рамки (витка), а правая с опускающейся стороны. Коллектор создает у потребителя ток, одинаковой по направлению.

3. Трансформаторы.

Трансформатор – прибор для изменения напряжения и силы переменного тока.

Принцип работы трансформатора основан на явлении (электромагнитной индукции, трансформатор состоит из ферромагнитного сердечника и двух обмоток (катушек)).

Первичная подсоединяется к источнику переменного напряжения, а вторичная к потребителю.

Первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга.

Принцип работы.

Если ключ вторичной цепи разомкнут, а на первичной обмотке w подадут переменное напряжение, то по этой обмотке пойдет ток, называемый током холостого хода.

Этот ток в сердечнике трансформатора создает переменный магнитный поток, который пронизывая витки первичной обмотки наводит в ней ЭДС самоиндукции, а в витках вторичной обмотки ЭДС индукции, так как вторичная и первичная обмотки находятся в одном и том же измененном магнитном поле, то наводимая ЭДС в каждом витке первичной и вторичной обмоток будет одинаковой, количество витков разное.

lw₁ если не учитывать падения lw₂ направления в первичной обмотке трансформатора, то можно считать u_1,2

Сравним ЭДС и u в первичной и во вторичной обмотках.

k_ТР коэффициент трансформации

Вывод: для идеального трансформаторного напряжения в обмотках и количестве витков находится в прямой пропорциональной зависимости.

1) k_тр > 1 трансформ.пониж.

2) k_тр < 1 трансформ.повыш.

4. Индукционная катушка.

Индукционная катушка является преобразователем постоянного тока низкого напряжения в изменяющий ток высокого напряжения.

При размыкании ключа (к) ток проходит через винт (В). Стальной молоточек (m) первичной катушки (w₁) с сердечником так как сердечник при этом намагничивается, то молоточек (м) притягивается к нему и цепь размыкается, затем сердечник размагничивается молоточек выпрямляется и основа замыкает цепь через винт (В) вокруг первичной катушки создается переменное магнитное поле которое наводит ЭДС и во вторичной катушке имеющей большее число витков индукционная катушка позволяет получить напряжение конт. вторичной обмотки до 10 000 В.