56.Разветвленная неоднородная магнитная цепь

Смотреть 17

57.Закон Ленца

Индукционный ток всегда направлен так, что его действие противоположно действию причины, вызвавшей этот ток.

Закон Ленца применим, когда проводники движутся, а магнитное поле постоянно и в случае, когда проводники неподвижны, а переменным является магнитное поле (сила тока). Индукционные токи всегда вызывают поле, которое стремится противодействовать изменениям внешнего поля, вызвавшим эти токи.

Закон Ленца является следствием закона сохранения энергии. Так, токи индукции, как и любые другие токи, совершают определенную работу. Это означает, что при движении замкнутого проводника в магнитном поле должна произвестись дополнительная работа внешних сил. Эта работа появляется, так как токи индукции взаимодействуют с магнитным полем, вызывают силы, которые направлены в сторону, противоположную движению (то есть движению препятствуют).

Если записать закон электромагнитной индукции в формулировке Максвелла:

  

где  — ЭДС индукции, Ф —магнитный поток. Знак минус в формуле (1) соответствует закону Ленца.

Допустим, что положительное направление нормали совпадает с направлением магнитной индукции. В таком случае поток через контур является положительным. Если магнитное поле, в рассматриваемом случае, будет увеличиваться (то есть ), то в соответствии (1),  а это значит, что сила тока . Получается, что направление тока индукции является противоположным к избранному нами положительному направлению.

Следствием закона Ленца считают принцип обратимости электрических машин:

Электрическая машина обратима, то есть она может работать и как генератор, и как двигатель.

58.Реактивная мощность. Поверхностный эффект

Электри́ческая мо́щность — физическая величина, характеризующая скорость передачи илипреобразования электрической энергии.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехническихустройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока, равна произведениюдействующих значений напряжения U и тока I, умноженному на синус угла сдвига фаз φ между ними: Q = UIsin φ. Единица реактивной мощности — вольт-ампер реактивный (var, вар). Реактивная мощность связана сполной мощностью S и активной мощностью Р соотношением: . Реактивная мощность вэлектрических сетях вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергияна электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторыхэлектрических установках реактивная мощность может быть значительно больше активной. Это приводит кпоявлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок иповышения коэффициента мощности электрических установок осуществляется компенсация реактивноймощности. Для СВЧ электромагнитного сигнала, в линиях передачи, аналогом реактивной мощности являетсямощность, отраженная от нагрузки.

Необходимо отметить, что величина sinφ для значений φ от 0 до плюс 90 ° является положительнойвеличиной. Величина sinφ для значений φ от 0 до минус 90 ° является отрицательной величиной. Всоответствии с формулой Q = UI sinφ реактивная мощность может быть отрицательной величиной. Ноотрицательное значение мощности нагрузки характеризует нагрузку как генератор энергии. Активное, индуктивное, емкостное сопротивление не могут быть источниками постоянной энергии. Модуль величины Q = UI sinφ приблизительно описывает реальные процессы преобразования энергии в магнитных поляхиндуктивностей и в электрических полях емкостей. Применение современных электрических измерительныхпреобразователей на микропроцессорной технике позволяет производить более точную оценку величиныэнергии возвращаемой от индуктивной и емкостной нагрузки в источник переменного напряжения. Измерительные преобразователи реактивной мощности, использующие формулу Q = UI sinφ, более просты изначительно дешевле измерительных преобразователей на микропроцессорной технике

Поверхностный эффект .Сущность этого явления заключается в следующем. Как известно, магнитные линии поля прямолинейного проводника имеют форму концентрических окружностей. Магнитное поле образуется как внутри проводника, так и в пространстве, окружающем проводник.

Прямолинейный проводник с током мы можем разбить на отдельные нити тока, параллельные друг другу. Чем ближе такая нить лежит к оси самого проводника, тем больший магнитный поток, замыкающийся внутри проводника, ее охватывает. Индуктивность нити тока и индуктивное сопротивление пропорциональны магнитному потоку, сцепленному с ней. Поэтому внутренние нити проводника, по которым проходит переменный ток, имеют большее индуктивное сопротивление, чем наружные периферийные нити. Последнее вызывает неравномерное распределение тока по сечению проводника, так что плотность тока будет возрастать от оси к поверхности проводника. Это явление называется поверхностным эффектом.

Рисунок 1. Распределение переменного тока по сечению проводника

Неравномерное распределение плотности тока приводит к увеличению сопротивления проводника. Сопротивление проводника переменному току с учетом поверхностного эффекта мы назвали активным сопротивлением в отличие от сопротивления (омического), которое оказал бы этот проводник постоянному току.

При стандартной частоте 50 Гц, небольшом сечении и медных проводах явление поверхностного эффекта сказывается слабо. При высокой частоте, большом сечении и железных проводах оно значительно.