Прибор электромагнитной системы
Достоинства электромагнитной системы
простота конструкции;
надежность в работе;
стойкость к перегрузкам.
Недостатки электромагнитной системы
низкая чувствительность;
большое потребление энергии;
небольшая точность измерения;
неравномерная шкала.
11. Электрические цепи переменного тока, принципы получения переменной эдс.
Переменный ток получил гораздо большее распространение в промышленности и в быту, чем постоянный, так как упрощается конструкция электродвигателей, а синхронные генераторы могут быть выполнены на значительные мощности и более высокие напряжения, чем генераторы постоянного тока. Переменный ток позволяет легко изменять величину напряжения с помощью трансформаторов, что необходимо при передаче электроэнергии на большие расстояния.
Ток, протекая через сопротивление (обычное, или активное), выделяет в нём тепловую энергию (эффект Джоуля). Возникает вопрос, каково должно быть соотношение между постоянным и переменным током, чтобы при протекании того и другого наблюдался одинаковый эффект. Решим эту задачу. Закон Джоуля гласит, что при фиксированном R выделяемое тепло Q пропорционально квадрату тока или напряжения:
В
случае переменного тока 
тепло,
выделяемое за время, равное периоду
колебаний выразится
через интеграл:
Очевидно,
что, если амплитуда переменного тока и
величина постоянного тока будут
соотноситься как 
то
выделяемое тепло в том и другом случае
будет одинаково. Величину 
называют эффективным,
или действующим значением
переменного тока; это, фактически,
величина постоянного тока, оказывающего
такое же действие, как переменный ток
с амплитудой I0. Аналогично
вводятся эффективные (или действующие)
значения напряжения и э.д.с.:
Вычислим
мощность, выделяемую на нагрузке
(активном сопротивлении) при протекании
переменного тока:
Под U мы понимаем напряжение на клеммах генератора.
Мощность в цепи переменного тока, как видим, зависит от времени; величину N называют ещё мгновенной мощностью. Практически более важной величиной является среднее за период значение мгновенной мощности; её называют активной мощностью Р:
cos называют
коэффициентом мощности, 
При резонансе реактивное сопротивление обращается в ноль; при этом Z = R, cos = 1, то есть на активном сопротивлении (полезной нагрузке) выделяется максимальная мощность.
Любую реальную замкнутую цепь с переменным током можно рассматривать как колебательный контур; полезная нагрузка, включенная в цепь (любой бытовой прибор - стиральная машина, вентилятор, телевизор) может содержать и ёмкость, и индуктивность. Для того, чтобы энергия, запасенная в цепи переменного тока, потреблялась с максимальной эффективностью (а не гуляла бесполезно между ёмкостью и индуктивностью), необходимо, как говорят, согласовать цепь, то есть убрать реактивное сопротивление.
Принцип получения
Пусть в однородном магнитном поле NS (рис. 1-1) равномерно вращается рамка, активные стороны которой а и b, расположенные перпендикулярно к плоскости чертежа и пересекающие линии магнитной индукции, движутся с некоторой линейной скоростью и по часовой стрелке. При этом в них будут наводиться ЭДС
противоположной полярности, в чем легко убедиться, применяя Правило правой руки.
Полярность ЭДС в сторонах а и b изменяется на противоположную при переходе их через точки А и В.
Из закона электромагнитной индукции следует:
где 
—
мгновенное значение ЭДС; В — среднее
значение магнитной индукции; 
активная
длина рамки; 
горизонтальная
составляющая скорости; а — угол между
плоскостью рамки 
и
горизонтальным направлением.
Для
данной рамки 
и
при 
является
амплитудой ЭДС.
Так
как 
то
значение ЭДС можно представить
соответственно:
Рис. 1-1
Величину 
стоящую
под знаком синуса или косинуса, называют
фазой колебаний, описываемых этими
функциями. Фаза определяет значение
ЭДС в любой момент времени 
Время Т одного полного изменения ЭДС (в нашем случае время одного оборота рамки) называют периодом ЭДС.
Изменение ЭДС со временем может быть представлено временной диаграммой (рис. 1-2).
Рис. 1-2
Величину,
обратную периоду 
называют
частотой. В СССР и в других государствах
Европы и Азии выбрана стандартная
промышленная частота
переменного тока 50
Гц (в США и Японии — 60 Гц).
Выбор частоты переменного тока для промышленных и бытовых нужд («промышленная частота») обусловлен технико-экономическими соображениями. Так, при пониженных частотах габариты, расход материалов и стоимость электрических машин выше; заметным становится мигание света в осветительных приборах и т. д. При более высоких
частотах увеличиваются потери энергии в сердечниках и проводах. Поэтому наиболее оптимальной частотой оказалась частота 50—60 Гц. Однако в некоторых специальных случаях используются токи как пониженных, так и более высоких частот. Например, при электрификации железных дорог используют переменный ток частотой 25 Гц и даже 16 — Гц. В то же время в металлургии и в металло- и деревообрабатывающей промышленности широкое применение находят переменные токи повышенных частот — от нескольких сот до нескольких тысяч герц.
Если рассматриваемая рамка замкнута накоротко (или на некоторую активную внешнюю цепь), то в ней будет протекать переменный ток, изменяющийся по тому же закону, что и ЭДС:
где
i — мгновенное значение тока; 
—
амплитуда тока.
Синусоидальную ЭДС можно получить и другим способом. Можно рамку сделать неподвижной, а вращать магнитное поле, индукция которого распределена внутри машины по закону косинуса
и максимальна на оси полюсов. Близкое к такому распределению индукции можно получить специальной формой полюсных наконечников (рис. 1-3). Тогда
