Закон электромагнитной индукции
В любом токопроводящем контуре (как в замкнутом, так и в разомкнутом), находящемся под действием изменяющегося с течением времени (переменном) магнитном потоке, возникает электро-движущая сила – э.д.с. Это явление демонстрирует индукционное действие магнитного поля и описывается законом электромагнитной индукции – величина э.д.с. равна скорости изменения магнитного потока, взятой со знаком минус:
.
где е – э.д.с., Ф – магнитный поток, t – время, 
– первая производная от магнитного потока по времени (скорость изменения магнитного потока).
Так в проводнике, движущемся в магнитном поле будет создаваться Э.Д.С., направление которой определяется правилом правой руки.
Рисунок 2.5 – возникновение Э.Д.С. в проводнике, движущемся со скоростью V в магнитном поле с индукцией В
Правило Ленца. Коэффициент взаимоиндукции
Знак минус, применяемый в законе электромагнитной индукции, выражает правило Ленца, которое можно трактовать для различных случаев электромагнитных взаимодействий. Так если контур, помещенный под действие переменное магнитного потока, будет замкнут, то возникающий в нем под действием наведенной Э.Д.С. ток создаст такой магнитный поток, направление которого будет противоположно направлению первичного потока.
Или если катушку подключить к источнику переменного напряжения, то магнитный поток, созданный протекающим через нее током, наведет в витках катушки Э.Д.С. самоиндукции, направленную встречно напряжению источника и значит ограничивающей ток в катушке.
|
|
|
В системе, состоящей из двух индуктивно связанных катушек, будут наблюдаться подобные взаимодействия (рис. 2.6).
Если одну из катушек подключить к источнику переменного напряжения, то магнитный поток, созданный протекающим через нее током, наведет в витках другой катушки Э.Д.С. взаимоиндукции. Если замкнуть цепь второй катушки, то ток, возникающий под действием этой Э.Д.С. будет создавать магнитный поток, направленный встречно первичному потоку.
Степень взаимного влияния двух индуктивно связанных систем определяется коэффициентом взаимоиндукции. Коэффициент взаимоиндукции определяется магнитным потоком, создаваемым током одного контура и пронизывающим другой контур.
Рисунок 2.6 – явление взаимоиндукции, возникающее между двумя индуктивно связанными катушками W1 и W2 с коэффициентом взаимоиндукции М.
Индукционные (вихревые) токи. Поле, создаваемое индукционным током
В любом замкнутом токопроводящем контуре (короткозамкнутый виток, объем токопроводящего материала, катушка с подключенным к ее зажимам сопротивлением нагрузки и т.п.), согласно закона электромагнитной индукции, возникает индукционный
|
|
|
(наведенный) ток.
Индукционные токи в массивных объемах токопроводящих материалов (например в магнитопроводах электротехнических устройств), замкнутые по кольцевым траекториям, лежащим в плоскости перпендикулярной направлению магнитного потока получили название – вихревые токи или токи Фуко.
Индукционные токи создают создают собственное магнитное поле. Магнитный поток индукционных токов (токов Фуко), согласно правилу Ленца, всегда направлен встречно (находится в противофазе) основному магнитному потоку.
Индуктивное сопротивление
Учитывая то обстоятельство, что электрический ток порождает вокруг себя магнитное поле (по закону Био-Савара-Лапласа), а если ток и, следовательно, магнитное поле переменные, то оно в свою очередь порождает электродвижущую силу (согласно закону электромагнитной индукции), которая накладывается на напряжение и изменяет его то энергетические потери такого взаимодействия описываются индуктивным сопротивлением XL. У обычных проводинков с током оно незначительно, а вот в катушках оно играет большую роль и, часто, гораздо больше активного сопротивления.
|
|
|
Индуктивное сопротивление катушки определяется формулой:
,
где это сопротивление зависит от частоты колебаний f и индуктивности катушки L. Индуктивность катушки определяется ее параметрами и магнитной проницаемостью внутри нее:
,
где n – количество витков катушки; S – в данном случае площадь охватываемая катушкой; m - относительная магнитная проницаемость среды внутри катушки; l – длина катушки. Так на индуктивность можно влиять геометрическими параметрами катушки и магнитной проницаемостью сердечника, вставляемого внутрь. Сердечник обычно выполняют из магнитомягкого материала с высокой проницаемостью, что приводит к большой индуктивности, а значит к высоким индуктивному сопротивлению катушки и ее чувствительности к изменениям внешних параметров, что и используется в вихретоковом контроле.
Дата добавления: 2019-08-30; просмотров: 224; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!