Вращение рамки в магнитном поле

Явление электромагнитной индукции применяется в индукционных генераторах для преобразования механической энергии в электрическую энергию. Для получения электрической энергии рамка вращается в однородном магнитном поле ( = const) равномерно с угловой скоростью w = const (рисунок 26). Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S в любой момент времени t равен:

, где: – угол поворота рамки за время t. , где -длина рамки, а r – радиус вращения.

При вращении одновитковой рамки в ней будет возникать ЭДС индукции:

		где - линейная скорость проводника

При ЭДС максимальна. .

- ЭДС изменяется по гармоническому закону. w = 2p× , где

	Рисунок 26. Вращение рамки

- частота. В России частота переменного тока равна 50 Гц.

Процесс превращения механической энергии в электрическую энергию обратим. Если в рамке, помещенной в магнитное поле, пропускать электрический ток, то возникает вращающий момент:

, где - вектор магнитного момента рамки. В результате рамка начнет вращаться и электрическая энергия превратиться в механическую энергию.

Вихревые токи (токи Фуко)

Индукционный ток возникает не только в линейных проводниках, но и в массивных сплошных проводниках, помещенных в переменное магнитное поле. Эти токи замыкаются в толще проводника и поэтому называются вихревыми. Токи Фуко подчиняются правилу Ленца: их магнитное поле противодействует изменению магнитного потока, индуцирующему вихревые токи. Вихревые токи вызывают нагревание проводников и торможение движения массивных металлических тел. Для уменьшения потерь на нагревание массивные металлические предметы, находящиеся в переменном магнитном поле, выполняются в виде набора из тонких металлических пластин изолированных друг от друга. Эти пластины устанавливаются так, чтобы вихревые токи были направлены поперек пластин.

Токи Фуко применяют в индукционных печах для нагрева и плавления металлов.

Вихревые токи в проводниках направлены по правилу Ленца навстречу основному току , их вызывающему (рисунок 27).

При протекании тока высокой частоты по проводнику основной переменный ток вытесняется вихревыми токами на поверхность проводника, в результате чего плотность тока в середине проводника резко уменьшается с увеличением частоты. Это явление называется скин-эффект (поверхностный эффект).

Поэтому для токов СВЧ проводники делают полыми.

Дата добавления: 2015-08-02