Явление электромагнитной индукции

 

Электромагнитная индукция

Если внутрь цилиндрической катушки, концы которой соединены с гальванометром, ввести постоянный магнит, стрелка гальванометра отклоняется, т.е. в контуре возникла ЭДС и, следовательно, электрический ток.

Возбуждение ЭДС в контуре при изменении потокосцепления этого контура, называется электромагнитной индукцией.

 

ЭДС, индуктируемая в замкнутом контуре при изменении сцепленного с ним магнитного потока, равна скорости изменения потокосцепления, взятой с отрицательным знаком:

                                          

1) При изменении собственного потокосцепления в катушке наводится ЭДС самоиндукции ( изменение собственного потокосцепления происходит при изменении тока в этой же катушке):                                          

                                          

 2) При изменении потокосцепления взаимной индукции наводится ЭДС взаимоиндукции (изменение взаимного потокосцепления происходит при изменении тока в одной из магнитно-связанных катушек):

                                             ;

2. Взаимное преобразование механической и электрической энергий

Простейший генератор

Если проводник движется в магнитном поле, в соответствии с явлением электромагнитной индукции, в нем наводится ЭДС:  

                                                                                                                         

Ее направление определяется по правилу правой руки:

- линии поля входят в ладонь

- большой палец - по направлению движения

- четыре пальца укажут направление ЭДС.                                                 

Так как цепь замкнута, в ней возникает электрический ток. Взаимодействие тока с магнитным полем создает электромагнитную силу Fэм:  

                

Ее направление определяется по правилу левой руки:

- линии поля входят в ладонь

- четыре пальца - по направлению тока

- большой палец укажет направление Fэм.

Уравнение напряжений для данной цепи имеет вид: 

где: E – ЭДС (В); В – магнитная индукция (Тл); l – длина проводника (м); v – скорость движения (м\с); I – сила тока (А); U – напряжение на выводах (В); IR – падение напряжения (В).                                  

Вывод:

1. ЭДС и ток в генераторе сонаправлены.

2. Электромагнитная сила в генераторе является тормозящей.

3. Напряжение на выводах генератора меньше ЭДС на величину падения напряжения в проводнике.

 

Простейший двигатель

Внешняя сила к проводнику не прикладывается, к нему подведено напряжение от источника постоянного тока. Взаимодействие тока в проводнике с магнитным полем создает электромагнитную силу Fэм.. Ее направление определяется по правилу левой руки. Под действием Fэмпроводник придет в движение.

При движении проводника в магнитном поле, в соответствии с явлением электромагнитной индукции, в нем наводится ЭДС. Ее направление определяется по правилу правой руки.

Уравнение напряжений для данной цепи имеет вид:

                  

где: E – ЭДС (В); I – сила тока (А); U – напряжение на выводах (В); IR – падение напряжения (В).                                  

Вывод:

1. ЭДС и ток (напряжение) в двигателе противоположно направлены.

2. Электромагнитная сила в двигателе является вращающей.

3. Напряжение, подведённое к двигателю, затрачивается на преодоление противо-ЭДС и на падение напряжения в обмотке.

 

Таким образом, электрическая машина может работать как генератором, так и двигателем (в зависимости от схемы включения). Это называется свойством обратимости.

Согласны ли вы с утверждениями:

1. Возбуждение ЭДС в контуре при неизменном  потокосцепления этого контура, называется электромагнитной индукцией.
2. ЭДС, индуктируемая в замкнутом контуре при изменении сцепленного с ним магнитного потока, равна скорости изменения потокосцепления, взятой с отрицательным знаком.
3. Изменение собственного потокосцепления происходит при изменении тока в одной из магнитно-связанных катушек.
4. При изменении потокосцепления взаимной индукции наводится ЭДСвзаимоиндукции.
5. Величина ЭДС, наводимой в проводнике, движущемся в магнитном поле, прямо пропорциональна магнитной индукции и скорости движения проводника.
6. Направление ЭДС, наводимой в проводнике, зависит от направления движения проводника в магнитном поле.
7. Правило левой руки звучит следующим образом: линии магнитного поля входят в ладонь, большой палец устанавливается по направлению тока, четыре пальца покажут направление электромагнитной силы.
8. Напряжение на выводах генератора больше его ЭДС на величину падения напряжения в проводнике.
9. Напряжение, подведённое к двигателю, равно сумме ЭДС и падения напряжения в проводниках обмотки.
10. Генератор и двигатель имеют принципиально разную конструкцию и схемы включения.