ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus

71. Направление и величина индуктированной э. д. с.

Индуктированная з. д. с. возникает в следующих трех случаях:

1. Когда движущийся проводник пересекает неподвижное магнитное поле или, наоборот, перемещающееся магнитное поле пересекает неподвижный проводник; или когда проводник и магнитное поле, двигаясь в пространстве, перемещаются одни относительно другого.
2. Когда переменное магнитное поле одного проводника, действуя на другой проводник, индуктирует в нем э. д. с. (взаимоиндукция).
3. Когда изменяющееся магнитное поле проводника индуктирует в нем самом э. д. с. (самоиндукция).

Таким образом, всякое изменение во времени величины магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур (виток, рамку), сопровождается появлением в проводнике индуктированной э. д. с.

Как было отмечено выше, направление индуктированной э. д. с. зависит от направления движения проводника и от направления магнитного поля.

Для определения направления индуктированной э. д. с. в проводнике служит «правило правой руки». Оно заключается в следующем: если мысленно расположить правую руку в магнитном поле вдоль проводника так, чтобы магнитные ли-

нии, выходящие из северного полюса, входили в ладонь, а большой отогнутый палец совпадал с направлением движения проводника, то четыре вытянутых пальца будут показывать направление индуктированной э. д. с. в проводнике (фиг. 103).

В случаях, когда проводник остается неподвижным, а магнитное поле движется, для определения направления индуктированной э. д. с. нужно предположить, что поле остается неподвижным, а проводник движется в сторону, обратную движению поля, и применить также «правило правой руки».

Явление индуктированной э. д. с. можно также объяснить при помощи электронной теории.

Поместим проводник в магнитное поле. Свободные электроны проводника будут находиться в беспорядочном тепловом движении. Положительные и отрицательные заряды равномерно расположены по всему объему проводника и взаимно нейтрализуют друг друга. Будем пермещать проводник с определенной скоростью в однородном магнитном поле в направлении п (фиг. 104) перпендикулярно вектору магнитной индукции. Магнитные линии, показанные точками, направлены из-за плоскости чертежа к читателю. Вместе с проводником перемещаются его атомы и их ядра и электроны.

На электрические заряды проводника в этом случае будет действовать сила, под действием которой свободные электроны получат добавочную составляющую скорости и будут двигаться вдоль проводника.

В то время как положительные заряды, связанные с кристаллической решеткой проводника, относительно проводника не смещаются, движущиеся вместе с проводником свободные электроны могут перемещаться относительно него.

В нашем примере электроны движутся от нижнего края проводника к его верхнему краю, что соответствует направлению тока сверху вниз. Направление индуктированной э. д. с. и тока в проводнике, как легко убедиться, согласуется с правилом правой руки.

Величина индуктированной э. д. с. в проводнике зависит:

1) от величины индукции В магнитного поля, так как чем гуще расположены магнитные индукционные линии, тем большее число их пересечет проводник за единицу времени (секунду);

2) от скорости движения проводника v в магнитном поле, так как при большой скорости движения проводник может больше пересечь индукционных линий в секунду;

3) от рабочей (находящейся в магнитном поле) длины проводника /, так как длинный проводник может больше пересечь индукционных линий в секунду;

4) от величины синуса угла а между направлением движения проводника и направлением магнитного поля (фиг. 105).

Раскладываем вектор скорости движения проводника в магнитном поле на две составляющие: vН — составляющую . нормальную к направлению ! поля (vН = v • sin а) и v,— тангенциальную составляющую (vt, =v • cos а), которая

не принимает участия в создании э. д. с., так как при движении под воздействием тангенциальной составляющей проводник двигался бы параллельно вектору В и ие пересекал бы линий магнитной индукции.

Величина индуктированной э. д. с. может быть найдена по формуле:

Познакомившись с явлением электромагнитной индукции, рассмотрим еще раз процесс преобразования электрической энергии в механическую.

Пусть прямолинейный проводник АВ (фиг. 106), по которому проходит ток от источника напряжения, помещен во внешнее магнитное поле. Если проводник неподвижен, то энергия источника напряжения расходуется исключительно на нагрев проводника:

A = UIt = I2rt дж.

Затрачиваемая мощность будет равна:

Рэл = UI = I2r вm,

откуда определяем ток в цепи:

I = U/r, a. (а)

Однако нам известно, что проводник с током, помещенный в магнитное поле, будет испытывать силу со стороны поля, стремящуюся перемещать проводник в

магнитном поле в направлении, определяемом правилом левой руки. При своем движении проводник будет пересекать магнитные линии поля и в нем по закону электромагнитной индукции возникнет индуктированная э. д. с. Направление этой э. д. с, определенное по правилу правой руки, будет обратным току I. Назовем ее обратной э. д. с. Eобр. Величина Eобр согласно закону электромагнитной индукции будет равна:

Сравнивая выражения (а) и (в), видим, что в проводнике, движущемся в магнитном поле, при одних и тех же значениях U и r ток будет меньше, чем при неподвижном проводнике.

Умножая почленно выражение (б) на I, получим:

Последнее выражение показывает, что при движении проводника с током в магнитном поле мощность источника напряжения преобразуется в тепловую и механическую мощности.

3 Апрель, 2009              7244              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы