13. Почему с помощью вольтметра нельзя точно измерить эдс источника.

Потому что вольтметр имеет хоть и большое, но не бесконечное сопротивление, и оно в любом случае будет влиять на результаты измерений.

Если к источнику тока подключить вольтметр, то измерительный ток создаст падение напряжения на самом вольтметре и на внутреннем сопротивлении источника тока. По закону Ома для полной цепи: ε=U+Ir(1)Отсюда показания вольтметра будет равно: U=ε –Ir(2)Из формулы (2) видно, что показание вольтметра отличается от ЭДС на величину падения напряжения внутри источника тока. Чем больше измерительный ток, тем больше ошибка, а без измерительного тока вольтметр не работает.

14 Какие существуют потери мощности в катушке с магнитопроводом при питании постоянными и переменными токами?

В катушке со стальным сердечником в цепи переменного тока имеются дна вида потерь энергии: потери в меди, то есть в обмотке, и потери в стали, то есть в сердечнике – магнитопроводе. Так как катушки со стальными сердечниками являются основными конструктивными элементами почти всех электрических машин и аппаратов, эти потери имеют место во всех цепях переменного тока, содержащих подобные конструктивные звенья.

Потери в меди

Если активное сопротивление катушки r, то потеря мощности в ней выразится формулой:

Потери в меди пропорциональны квадрату силы тока. Так как в электрических устройствах сила тока характеризует нагрузочный режим (большая или меньшая нагрузка), потери в меди изменяются с нагрузкой: при I = 0 («холостой ход») p_м= 0, при наибольшей допустимой для данного устройства силе тока и потери в меди будут наибольшими.

Потери в меди превращаются в тепло и нагревают обмотку. Количество тепла, даваемого потерями в меди, определяется непосредственно той же формулой

Чтобы температура провода не превысила допустимый верхний предел при заданном значении I, необходимо подбирать соответствующее значение r, то есть практически – минимально допустимое для данного I сечение провода S. Снижение потерь в меди, при заданном значении I может быть достигнуто только уменьшением сопротивления r для чего необходимо увеличивать сечение провода S или применять проводниковые материалы с меньшим удельным сопротивлением ℓ.

Потери в стали

Потери в стали складываются из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи

И те и другие потери имеют место в стальных магнитопроводах и создаются переменными магнитными потоками, проходящими по этим магнитопроводам. Для количественного их определения предложены эмпирические формулы. Так как потери в стали создаются переменным магнитным потоком, основными величинами в этих формулах, естественно, являются магнитная индукция В (плотность потока в сердечнике) и частота питающего тока f.

Потери на гистерезис – это потери, связанные с перемагничиванием сердечника: при каждом изменении направления магнитного потока тратится энергия на уничтожение остаточной намагниченности предшествующего знака. Потери мощности на гистерезис могут быть выражены такими формулами (в ваттах на килограмм стали):

при максимальном значении индукции 

при максимальном значении индукции 

Потери на вихревые токи вызываются тем, что переменный магнитный поток, проходящий по сердечнику, пересекает не только витки катушки, но и сам сердечник. При каждом изменении величины потока Ф в сердечнике наводятся э. д. с, создающие многочисленные контуры токов i_в: вихревых токов, меняющих свою величину в соответствии со скоростью изменения потока  определяющей значения этих э. д. с. Потеря мощности на вихревые токи выражается такой эмпирической формулой (в ваттах на килограмм стали):

Опытные коэффициенты а, Ь, σ_г, σ_в в этих формулах зависят от сорта стали. Магнитная индукция В – в тл.

Практически значения удельных потерь в вт/кг суммарно на гистерезис и вихревые токи для стали разных марок определяются опытным путем и приводятся в справочниках.

Потери в стали могут достигать больших значений и резко снижать к. п. д. электрических машин и аппаратов переменного тока. Эти потери, превращаясь в тепло, нагревают сердечник. В связи с этим очень многие машины и аппараты не могли бы работать без искусственного снижения этих потерь, так как температура их магнитопроводов могла бы намного превысить допустимый предел. Поэтому во всех машинах и аппаратах переменного тока потери в стали (в магнитопроводах) снижаются следующими способами.

1. Для магнитопроводов машин и аппаратов переменного тока применяются специальные электротехнические стали с присадкой кремния (0,5 – 4,5%). Присадка кремния резко снижает потери на гистерезис, а кроме того, повышает электрическое сопротивление стали, что соответственно снижает величину вихревых токов и потерь на них.

2. Магнитопроводы всех машин и аппаратов переменного тока собираются из стальных листов толщиной 0,35 – 0,5 мм. При частоте выше 50 гц применяют листы еще тоньше (до 0,1 мм и менее). Лист от листа электрически изолируется лаком или специальной бумагой. Это во много раз увеличивает сопротивление вихревым токам (уменьшается сечение S в формуле сопротивления) и, соответственно, резко снижает потери на эти токи.