Наведение эдс в прямолинейном проводнике, движущемся в поле

В современных машинах – генераторах – получение ЭДС основано на рассмотренном законе. Однако в отличие от примеров предыдущего параграфа в электрических машинах изменение магнитного потока происходит вследствие движения проводника в магнитном поле.

При наведении ЭДС в прямолинейном проводнике, движущемся поперек поля, в боковых проводах, расположенных параллельно направлению скорости, никакой ЭДС не наводится. Вся ЭДС наводится в поперечном проводе длиной I, движущемся в магнитном поле.

Рис. 4. 12

 

Если правая рука расположена так, что линии поля входят в ладонь, а отогнутый большой палец совпадает с направлением движения, то четыре вытянутых пальца показывают направление наводимой ЭДС. Направление наводимой ЭДС – это то направление, в котором под ее действием в замкнутой цепи должен протекать ток.

Конечно, такая ЭДС наводится в проводе только в течение того промежутка времени, когда провод находится между полюсами.

 

Взаимоиндукция

В первых опытах с индукцией ЭДС мы наблюдали наведение ЭДС в одной цепи под действием изменения тока в другой. Но первая цепь ничем по существу не отличалась от второй; поэтому, изменяя ток во второй цепи, мы, конечно, обнаружили бы наведение ЭДС в первой цепи.

Наведение ЭДС в одной цепи, вызванное изменением тока в другой, называют взаимной индукцией. Наводимая ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения тока.

Явление взаимной индукции имеет очень большое значение в современной электротехнике. На явлении взаимной индукции основана работа трансформаторов. Электродвижущая сила взаимоиндукции возникает потому, что с изменением тока связано изменение потока. Поэтому коэффициент взаимоиндукции М можно рассматривать и как коэффициент пропорциональности между током одной цепи и потоком, сцепленным с другой цепью.

Самоиндукция

Мы уже рассматривали такой опыт – в первой катушке изменяется ток. Изменение тока первой катушки сопровождается изменением потока, сцепленного со второй катушкой. Изменение этого потока создает ЭДС во второй катушке. Не должна ли индуцироваться ЭДС и в самой той обмотке, в которой изменяется ток?

Да, конечно, во всякой цепи при изменении в ней тока возникает ЭДС, вызванная изменением магнитного потока, сопровождающим изменение тока.

Когда изменение тока наводит ЭДС в той самой цепи, в которой ток изменяется, тогда говорят о собственной индукции или о самоиндукции.

Вероятно, каждому приходилось наблюдать большую искру (или дугу), сопровождающую отключение катушки со стальным сердечником (например, отключение обмотки электромагнита или обмотки возбуждения электрических машин постоянного тока). Это напряжение создается ЭДС самоиндукции: при выключении рубильника ток начинает быстро уменьшаться; уменьшение тока сопровождается уменьшением магнитного потока, а быстрое изменение потока способно создавать большую ЭДС.

Собственная индуктивность. Электродвижущая сила самоиндукции Е пропорциональна скорости изменения тока коэффициент пропорциональности между скоростью изменения тока и ЭДС, наводимой током в своей собственной цепи, называется собственной индуктивностью цепи. Этот коэффициент обозначают буквой L, он выражается в генри (Гн), если единицами для остальных величин служат вольт, ампер и секунда. При любом изменении тока в электрической цепи, возникают ЭДС самоиндукции, препятствующие мгновенному изменению тока.

Сказанное здесь выражается математической формулой

Собственная индуктивность цепи обозначается на схеме подобием катушки (рис.4.13.) - L.

Рис. 4. 13 Принятое обозна­чение собственной индуктив­ности электрической цепи L.

 

Магнитные цепи

Всякий электромагнит состоит из стального сердечника – магнитопровода и намотанной на него катушки с витками изолированной проволоки, по которой проходит электрический ток.

Совокупность нескольких участков: ферромагнитных (сталь) и неферромагнитных (воздух), по которым замыкаются линии магнитного потока, составляют магнитную цепь.

Особенности расчета цепей с переменной магнитодвижущей силой. Физические процессы в цепях переменного тока, содержащих катушку со стальным сердечником, имеют ряд особенностей по сравнению с процессами в цепях постоянного тока. Эти особенности оказывают существенное влияние на конструктивное выполнение и технические характеристики электрических аппаратов и машин переменного тока.

Ферромагнитные элементы в цепях переменного тока имеют дополнительные потери в сердечнике на гистерезис и вихревые токи. Для снижения потерь стальной сердечник выполняют шихтованным из тонких изолированных друг от друга пластин.