.
Импульсные и цифровые устройства. Логические элементы Дешифраторы и шифраторы Мультивибраторы Проектные параметры резисторов Элементы инжекционной логики Конструкции МДП-транзисторов Проектирование топологии ИС

Физика решение задач

Способ получения переменного тока

Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращаемом в магнитном поле, используется в технике для электрического тока.

Рассмотрим плоский прямоугольный контур , который может вращаться вокруг оси 00', перпендикулярной магнитному полю (рис. 11.2). Пусть магнитное поле является однородным: индукция В = const и контур вращается равномерно с угловой скоростью =const.

Рис. 11.2

Тогда магнитный поток Ф, связанный с контуром в любой момент времени , равен 

  , (11.1)

где S площадь, ограниченная контуром; угол поворота контура, отсчитываемый от начального положения контура, при котором S  В.

При вращении контура поток Ф периодически изменяется. В связи с этим в контуре возникает периодически изменяющаяся ЭДС индукции, равная, согласно закону Фарадея,

 . (11.2)

Так как максимальное значение этой ЭДС (наступающие при ) равно

 

то

  .

Следовательно, если в однородном магнитном поле равномерно вращается проводящий контур, то в нем возникает переменная электродвижущая сила, изменяющаяся по закону синуса. Эта э. д. с. создает в контуре синусоидальный переменный ток силой

   (11.3) 

где   максимальное значение силы тока; омическое сопротивление контура и электрической цепи, в которую отводится ток (посредством щеток N, скользящих по кольцам К).

Переменный ток является колебательным процессом (гармоническим колебанием). Поэтому названия характеристик колебательного процесса сохраняются и за характеристиками переменного тока. Именно: называется амплитудой электродвижущей силы, амплитудой тока,  круговой частотой тока,   фазой тока. Переменный ток характеризуется также периодом тока Т и частотой токау, причем

 . (11.4) 

электродвижущей силы и силы тока.

Очевидно, что изменения (колебания)

ЭДС и силы тока совершаются в 

одинаковых фазах.

 Рис. 11.3

 11.4. Принцип работы однофазного

  машиного генератора

В промышленных генераторах магнитное поле создается мощным электромагнитом. Вращающийся контур состоит из п последовательно соединенных витков проволоки, намотанной на ферромагнитный сердечник (ротор генератора). Поэтому электродвижущая сила, возбуждаемая в таком генераторе, равна

 . (11.5)

Современные генераторы переменного тока могут создавать

 напряжение в несколько десятков тысяч вольт; их мощность достигает 300 МВт и более.

От контура, вращаемого в магнитном поле, можно получить и постоянный ток. Для этого надо соединить концы контура с полукольцами  и  (рис. 11.4). При повороте контура на направление тока в нем изменится на противоположное. Но при этом щетки  и  придут в соприкосновение с противоположными полукольцами  и . Поэтому во внешней цепи ток идет всегда в одном направлении. Этот ток будет пульсирующим (рис. 11.5). Для сглаживания пульсаций ротор генератора постоянного тока изготовляется из нескольких многовитковых  контуров, расположенных в различных плоскостях.

В


 Рис. 11.4 Рис. 11.5

Если через обмотку ротора генератора пропускать ток, то под действием лоренцевой силы ротор придет во вращение. Таким образом, электромашинный генератор тока может быть превращен в электродвигатель. Отметим, что первый электродвигатель, имевший практическое

применение, был сконструирован в 1834 г. Б. С. Якоби. В 1839 г. он построил лодку, приводимую в движение электродвигателем мощностью 735 Вт. Лодка везла против течения 14 пассажиров (по р. Неве).

Задачи.

Рассчитать общее сопротивление:

R1=2кОм ,R2=1кОм ,R3=0.5 кОм

 

 Рис.5.1.1. Схема №1

По данной схеме составить уравнения по первому закону Кирхгофа.

По данной схеме составить уравнения по второму закону Кирхгофа.

 

 Рис.5.1.2. Схема №2

Описать схему (рис.5.1.2):

Количество узлов.

Количество ветвей.

Количество контуров.

Количество элементов и их виды.

Определить необходимое количество уравнений по законам Кирхгофа для расчета всех токов схемы (рис.5.1.2)


На главную