Основные свойства и характеристики магнитного поля. Закон Ампера. Правило буравчика.

Основные свойства и характеристики магнитного поля. Закон Ампера. Правило буравчика.

Источниками магнитного поля являются электрические токи, то есть движущиеся электрические заряды.

Характеристики

1. Вектор магнитной индукции   – силовая характеристика магнитного поля, определяющая силы, действующие на токи или движущиеся заряды в магнитном поле.

Направление В определяется по правилу буравчика.

Если буравчик (правый винт) вращать по направлению тока I в проводнике, то его поступательное движение совпадет с направление магнитной индукции поля B проводника.

Направление В определяют и по магнитной стрелке.

Величина вектора магнитной индукции равна:

 

 

 

[B] – Тл (Тесла)

Для графического изображения магнитных полей используют линии магнитной индукции или силовые линии магнитного поля.

Линией магнитной индукции называют линию, в каждой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной к ней.

Линии магнитной индукции - замкнутые линии.

2. Закон Ампера. Сила Ампера - сила, действующая на проводник с током в магнитном поле.

 

l - длина проводника, находящегося в магнитном поле;

α - угол между вектором магнитного поля и проводником.

Направление силы Ампера определяется по правилу левой руки.

Основные параметры, характеризующие синусоидальные функции: начальная фаза, период, частота, амплитудное и действующее значения тока (напряжения, ЭДС), векторное изображение.

Значение тока (напряжения, ЭДС) в любой момент времени t называется мгновенным значением и обозначается малыми строчными буквами:

i = i(t); u = u(t); e = e(t).

Токи (напряжения, ЭДС), мгновенные значения которых повторяются через равные промежутки времени, называют периодическими, а наименьший промежуток времени, через который эти повторения происходят, называют периодом Т.

Электрическая энергия производится, передается и расходуется потребителями в виде синусоидальных токов, напряжений и ЭДС. При расчете и анализе электрических цепей применяют несколько способов представления синусоидальных электрических величин.

Аналитический способ

Например, для тока i(t) = I_m sin(ωt + ψ_i).

I_m – амплитуда тока.

значение в скобках – фаза (полная фаза);

ψ_i – начальная фаза.

ω – циклическая частота, ω = 2πf;

f – частота, f = 1 / T; Т – период.

Величины i, I_m – измеряются в амперах, Т (период) измеряется в секундах (с); частота f – в герцах (Гц), циклическая частота ω имеет размерность рад/с.

2. Временная диаграмма

Временная диаграмма представляет графическое изображение синусоидальной величины в заданном масштабе в зависимости от времени.

i(t) = I_m sin(ωt - ψ_i).

Графоаналитический способ

Графически синусоидальные величины изображаются в виде вращающегося вектора. Предполагается вращение против часовой стрелки с частотой вращения ω. Величина вектора в заданном масштабе представляет амплитудное значение. Проекция на вертикальную ось есть мгновенное значение величины.

Совокупность векторов, изображающих синусоидальные величины (ток, напряжение, ЭДС) одной и той же частоты называют векторной диаграммой.

Векторные величины отмечаются точкой над соответствующими переменными.

Пример.

i₁(t) = I_m1 sin(ωt); i₂(t) = I_m2 sin(ωt + ψ₂); i(t) =?

Первый закон Кирхгофа выполняется для мгновенных значений токов:

i(t) = i₁(t) + i₂(t) = I_m1 sin(ωt) + I_m2 sin(ωt - ψ₂) = I_m sin(ωt + ψ).

 

6.

7.

8.

9.

Электронные генераторы

Электронным генератором называют устройство, создающее электриче­ские колебания определенной частоты и формы и использующее для этого энергию источника постоянного тока (напряжения).

Основные свойства и характеристики магнитного поля. Закон Ампера. Правило буравчика.