Образованиеобласти1впроцессевращениярамкивмагнитномполеявляетсяпричинойвозникновениянапряженияUнаклеммахгенератора.
Изменениепараметровэтойобластивпроцессеповоротарамкитранслируютсядалееповсейдлинепроводника.
Увеличимчислооборотоврамкидо4заединицувремени.Этоозначает,чтооднасторонарамки4разапроходитмимоодногоитогожеполюсамагнитазаединицувремениивзаимодействуетсним.Вобщемвиде,веществорамки4разавзаимодействуютсмагнитнымполемодногоизмагнитовзаединицувремени,рис.20е),ж),з).ПриувеличениичислаоборотоврамкиувеличиваетсяколичествовзаимодействийвеществарамкисмагнитнымполемПМзаединицувремени.Какследствие,увеличиваетсяамплитудаизменённогосостоянияэнергиимеди–U,рис.20з).
Отсюда: физический смысл напряжения U-это амплитуда энергии изменённого состояния среды проводника, возникающего при взаимодействии проводника с магнитным полем постоянного магнита.
Исходяизвыше изложенного,рассмотримпериодыработыгенератораиегохарактерныеточки,рис.21
Рис.21
Вточкаха,в,драмканаходитсяперпендикулярносиловымлинияммагнитногополянанулевойповерхности,поверхностиразделяющейобластисразличнымзнаком,игдевеличинамагнитногопотокаравнанулю,Ф=0.Врезультатевэтихжеточкаха,в,днапряжениетожеравнонулю,U=0.
Вточкахбигсторонырамкинаходятсянаминимальномрасстоянииотпротивоположныхполюсовмагнитов.ВрезультатенапряжениеUвэтихточкахимеетмаксимальноезначение,носпротивоположнымзнакомнакаждойстороне.
Это естьфизическаякартинапроцессагенерациинапряжения,котораяописываетсяматематическимуравнением:
|
|
|
Е=Blυsinωt,
РассмотримграфикизменениявеличинынапряженияUиегознакавтечениеполовиныпериодавращенияоднойсторонырамки,рис.22.
Рис.22
Вобщемвиде:генераторомприработенахолостомходувырабатываетсяитранслируетсяпопроводникамэнергия,величинакоторойопределяетсявыражением:
ЭU=U∙f,где
ЭU-энергиявырабатываемаягенераторомнаХХ.
U–напряжение,В.
f-количествовзаимодействий за единицу времени,частотагенератора,Гц
Впринятой ныне модели физикиданныйпараметротсутствует, и,соответственно,отсутствуютегонаименование и размерность.
Вдальнейшемизложениибудетиспользоватьсятермин«энергиянапряжения» в условных единицах. Например,длягенератора220В,50Гц,энергиянапряженияЭUсоставит:
ЭU=220х50=11000единиц.
Теперьрассмотрим,чтонасамомделетранслируетсявэлектрическуюцепьприработегенераторанаХХ.Вданномслучаеоткаждойсторонырамкивыходитпроводниквразорванную,безнагрузки,электрическуюцепь.
Изобразимэтотфактграфическинарис.23.
Рис.23.
Ю,С–полюсамагнита.
Р–рамкавращающаясявмагнитномполе.
|
|
|
Щ–щётки.
К–клеммы.
V–вольтметр.
Привращениирамкипроисходитвзаимодействиевращающегосявещества (среды)рамкиисредымагнитногополямагнитов.Врезультатевеществорамкикопируетнаправлениеиэнергетическиепараметрымагнитногополя,всредекоторогоонапроходит,носпротивоположнымзнаком.Приэтомэнергетическиепараметрыобоихполюсов–одинаковы.Т.к.у магнитов полюсадваиурамкидвестороны,получается,чтонапротивоположныхсторонахрамкивкаждыймоментвремениформируютсяизменённыесостоянияспротивоположнымзнаком.Этиизменениятранслируютсяподвумпроводникамвнезамкнутойцепи,рис.23.ПриэтомнаконцахпроводниковвкаждыймоментвременивозникаетнапряжениеUодинаковогозначения,нопротивоположногознака,атакженулевыезначения.
2. ТОК
Рассмотрим физическую модель возникновения явления электрический ток.
1. Рассмотрим исходное состояние – генератор вырабатывает энергию напряжения, электрическая цепь не замкнута. Явления электрического тока и магнитного поля вокруг проводника с током не возникает, рис. 23.
Это объясняется тем, что отсутствует взаимодействиедвух веток напряжения П1 и П2.
Как следствие,изменение параметров среды проводников постоянно в течении всего периода генерации. В общем виде – это соответствует равновесному состоянию в течении периода генерации с неизменными параметрами генерации. В этом случае, магнитное поле вокруг проводников отсутствует, а раз нет магнитного поля, то это означает, что проводник с напряжением находится в равновесном состоянии со средой нахождения в данном частотном диапазоне.
|
|
|
2. При подключении в цепь с нагрузки R н,рис.27. , или как крайний вариант, режим короткого замыкания (КЗ), рис.26. обе ветки напряжения П1 и П2 замыкаются в плоскости О и начинают взаимодействовать между собой. Как следствие, система из равновесного состояния переходит в неравновесное. В общем виде, происходит изменение состояния системы.
Рис.26. Рис.27
Rн – нагрузка электрической цепи, среда нагрузки
П1 П2 – проводники транслирующие напряжение, среда меди.
А,Б – плоскости входа медных проводников в среду нагрузки.
ТU –период напряжения в среде проводника.
- период напряжения в среде нагрузки Rн
При взаимодействии в нагрузке появляется явление электрического тока, описываемого формулой:
|
|
|
I= U/Rн ,где
I - сила тока
U - напряжение
Rн - сопротивление нагрузки.
При коротком замыкании Rн→ 0,а токI→∞, рис.28. Данный факт говорит о том, что взаимодействие между двумя ветками энергии напряжения ЭUпроисходит с максимальной скоростью (частотой), т.к. нет физических причин препятствующих взаимодействию. Например, удельное сопротивление меди одного проводника по отношению удельному сопротивлению меди другого проводника равно = 0.
Рассмотрим физическую модель данного явления при Rн≠0,рис.29.
В данном случае , энергия напряжения ЭU транслируется медными проводниками П до плоскости А и Б среды нагрузки Rн. В этих точках две ветки напряжения переходят в среду нагрузки и начинают с ней взаимодействовать. Отсюда, мы можем дать определение физической сути термина нагрузка, в электрическом понимании:
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 257; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!