- •Глава 1. Электрическая цепь и ее основные законы
- •1. Основные сведения о строении вещества и физической природе электричества
- •2. Электрическое поле. Напряженность поля, электрический потенциал и напряжение.
- •3. Электрический ток и электропроводность вещества.
- •4. Электрическое сопротивление и проводимость.
- •5. Электродвижущая сила и напряжение источника электрической энергии.
- •6. Электрическая цепь и ее элементы.
- •7. Закон Ома для электрической цепи.
- •8. Использование резисторов для регулирования тока в электрической цепи.
- •9. Режимы работы электрической цепи.
- •10. Законы Кирхгофа
- •11. Последовательное, параллельное и смешанное соединения резисторов.
- •13. Работа и мощность электрического тока.
- •14. Тепловое действие тока
- •15. Передача электрической энергии по проводам.
- •Глава 2. Электромагнетизм и электромагнитная индукция
- •16. Магнитное поле и его основные характеристики.
- •17. Магнитное поле проводника с током и способы его усиления.
- •18. Магнитные свойства различных веществ.
- •19. Электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем.
- •20. Электромагнитная индукция.
- •21. Вихревые токи.
- •22. Самоиндукция.
- •23. Взаимоиндукция.
20. Электромагнитная индукция.
При пересечении проводником силовых линий магнитного поля в нем возникает или, как говорят, индуцируется э. д. с. Это явление называется электромагнитной индукцией.
Возникновение э.д.с. объясняется действием сил магнитного поля на находящиеся в проводниках свободные электроны. Свободные электроны под влиянием этих сил начнут двигаться вдоль проводника (рис. 37). В результате этого движения на одном конце проводника накопятся свободные электроны и возникнет отрицательный электрический заряд, а на другом конце ввиду недостатка электронов появится положительный заряд.
Разность потенциалов на концах проводника численно равна индуцированной в проводнике э.д.с. Индуцирование э.д.с. в проводнике происходит независимо от того, включен ли он в какую-либо электрическую цепь или нет. Если присоединить концы этого проводника к какому-либо приемнику электрической энергии, то под влиянием разности потенциалов по замкнутой цепи потечет электрический ток.
Значение индуцированной э. д. с. определяется законом электромагнитной индукции Фарадея. Он формулируется следующим образом. Индуцированная э. д. с. е прямо пропорциональна индукции магнитного поля В, длине проводника l и скорости его перемещения v в направлении, перпендикулярном силовым линиям поля,
e = Blv.
Если проводник перемещается вдоль силовых линий поля, т. е. как бы скользит по ним, то э.д.с. в нем не возникает.
Направление индуцированной э. д. с. определяют правилом правой руки.Правую руку следует расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, а большой палец совместить с направлением движения проводника (т. е. направлением его скорости v), то вытянутые четыре пальца укажут направление индуцированной э.д.с. е (рис. 38). Пользуясь этим правилом, легко убедиться в том, что при изменении направления движения проводника будет изменяться и направление индуцированной э.д.с.
Индуцировать э.д.с. в неподвижном проводнике можно перемещением самого магнитного поля или изменением магнитного потока. При этом, чем быстрее изменяется магнитный поток, тем больше индуцированная э.д.с.
Способы индуцирования э. д. с. в электрических машинах. Явление электро-магнитной индукции широко используется в различных электрических машинах и устройствах. На этом принципе основано устройство электрических генераторов, двигателей и трансформаторов. Для индуцирования э. д. с. в них обычно применяются три способа:
-изменение тока в катушке 1 (рис. 39, а), в магнитном поле которой расположена вторая катушка 2. При этом непрерывно изменяется магнитный поток, охватываемый второй катушкой, и в ней, а также и в первой катушке, будут индуцироваться электродвижущие силы е1 и е2. Этот способ используют в трансформаторах;
-вращение магнитного поля, созданного постоянными магнитами или электромагнитами 3, относительно неподвижных катушек 4 (рис. 39, б). При этом непрерывно изменяется магнитный поток, пронизывающий каждую катушку, и в них индуцируются э. д. с. е. Такой способ используют в машинах переменного тока;
-вращение витков 6 или катушек в постоянном магнитном поле, созданном неподвижными постоянными магнитами 5 или электромагнитами (рис. 39, в). При этом непрерывно изменяется магнитный поток, охватываемый каждым витком или катушкой, вследствие чего в них индуцируется э. д. с. Этот способ используют в электрических машинах постоянного тока.