Электромагнетизм
.pdf
a = mF = qmvB
v =500км/ с
Для альфа-частицы (два протона и два нейтрона)
а = 108 м/с2 ≈ 107g, для электрона - а = 3.5∙1011 м/с2 ≈ 3.5∙1010g
|
|
Полярное сияние на Аляске |
Полярное сияние на полюсе |
|
Сатурна |
|
|
Элементарным магнитным потоком dФК через площадку dSК одновиткового контура называется скалярная величина, равная произведению модуля магнитной индукции ВК на площадь площадки dSК и на косинус угла между векторами ВК и nК
dΦК = BК cos α dSК = BКn dSК
ВКn
nК
I
ВК
αК
О
dSК
К |
О I
[Ф] = 1Тл м2 = 1Вб
«вебер»
BКn - проекция вектора ВК на направление вектора нормали nК
Полный магнитный поток |
|
|
|
Φ = ∫dΦК = ∫B cos α dS |
|||
через всю поверхность контура |
|||
находится интегрированием |
S |
S |
|
Полный магнитный поток через плоскую поверхность контура в однородном магнитном поле
Если контур состоит из N одинаковых витков, то вместо Φ используется
магнитное потокосцепление Ψ = N Φ
Φ= BS cos α = BnS
Ψ= NΦ
Ф– магнитный поток сквозь один виток
Принцип суперпозиции: при наличии нескольких источников магнитных полей результирующий магнитный поток равен алгебраической сумме магнитных потоков каждого поля в отдельности
ΦΣ = ∑Φj
j
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле
На проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила Ампера, под действием которой он будет перемещаться и сила Ампера совершит работу
FA = I B l - сила Ампера dx - перемещение
прямолинейного участка
dS = ldx – увеличение площади контура
R |
dx |
|
S |
B |
|
– |
|
|
l |
FА |
|
+ |
||
|
||
I |
|
dA = F dx = I B l dx = I B dS = I dΦ |
Магнитное |
поле направлено |
“на нас”, а ток |
– по вертикали вверх. |
A = ∫IdΦ = I(Φ2 −Φ1) = I∆Φ
S
Работа по перемещению участка контура в магнитном поле равна произведению силы тока на изменение магнитного потока через поверхность контура
Электрический двигатель (ЭД)
ЭД называется техническое устройство, в котором работа силы Ампера преобразует часть энергии тока в кинетическую энергию подвижного элемента двигателя - якоря .
Другая (меньшая) часть энергии тока выделяется в виде тепла.
• На стороны h действует |
• При α = 0 момент М = 0. |
пара сил Fh , создающих |
Контур приходит в положение |
вращающий момент М. |
равновесия. |
• |
В момент прохождения |
|
|
|
положения равновесия |
|
|
|
(α = 0) следует |
|
|
|
изменить |
|
|
|
направление тока в |
|
|
|
контуре. Силы Ампера |
|
I |
|
меняют направление, |
Fh |
h |
|
что обеспечивает |
|
|
|
вращение контура в ту |
|
|
|
же сторону. |
α |
В |
|
|
Fh |
|
n
dФ = d(ВScosα) = – ВS sinα dα. dA = dAМ =IdФ = – IВS sinα dα.
Fh |
Fh |
О |
|
|
|
S |
I |
|
|
|
|
|
В |
К |
α |
|
|
n |
|
l
Fh
В
α n
Узел электрического двигателя, автоматически изменяющий направление тока в витках якоря,
называется электрическим коллектором
электрический коллектор
Зависимость момента, вращающего рамку, от ее положения
M = Fa sin α = (IBl)a sin α = IBS sin α = M0 sin α
M |
M = M0 sin α |
|
|
α |
|
|
|
|
M 1 |
M = M0 sin α |
|
α |
M 1 2 3
Для увеличения α равномерности хода
и мощности двигателя делают несколько обмоток (рамок) 