Главная  Электрическая энергия в отраслях промышленности 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

с одинаковым магнитным потоком. На рис. 6-1 показана схематическая картина магнитного поля при наличии тока в первой катушке. Витки первой катушки сцепляются с магнитным потоком самоиндукции Фц, а витки второй катушки - с магнитным потоком взаимной индукции Ф-п- Потокосцепления самоиндукции и взаимной индукции первой и второй катушек

По определению индуктивность первой катушки и взаимная индуктивность между катушками


Рис. 6-1.

По поводу этих отношений сделаем некоторые пояснения. Положрггельные направления тока и магнитного потока самоиндукции условились всегда выбирать согласованными по правилу правого винта, поэтому, когда tl > О, то Ч'ц > О, а когда <; О, то и < О и, следовательно, отношение Yn/ti всегда положительно. Что же касается положительного направления для потока взаимной индукции Ф21, то его выбор произволен, поэтому отношение 2ih

может иметь любой знак. Так как в этой книге взаимная индуктивность считается положительной величиной, то выражение для М записано как абсолютное значение iJh i-

На рис. 6-2 показана схематическая картина поля при наличии тока только во второй катушке. По определению


Рис. 6-2.

Н

Равенство = М^ = М может быть доказано исходя из условия независимости энергии магнитного поля токов и 4 от порядка их возрастания от нуля до своих конечных значений.

Составим отношение

Л112121

Так как < I Ф22 I и Ф21 < Фц , то < 1. Коэффициент связи двух катушек мог бы равняться единице, если бы[ Ф12 1 = === I Ф22 I и I Ф21 I = I Фц I, т. е. весь поток, создаваемый током одно катушке, полпостыо^без рзссеянн.д)..сцешшдся бььс вятками



другой катушки, что возможно лишь при совмещении катушек. Практически витки двух катушек, так же как и различные витки одной и той же катушки, пронизываются неодинаковыми магнитными потоками и поэтому всегда < 1.

Изменения индуктивной связи между двумя катушками можно достигнуть перемещением одной катушки относительно другой. Приборы, состоящие их двух взаимно перемещающихся катушек, называются вариометрами.

6-2. Электродвижущая сила взаимной индукции

При изменении тока в одном из индуктивно связанных элементов цепи (рис. 6-1 и 6-2) в другом элементе возникает э. д. с. взаимной индукции и между его разомкнутыми зажимами появляется напряжение. Абсолютные значения э. д. с. и напряжений, обусловленных взаимной индукцией (закон электромагнитной индукции):

dt dt

Для облегчения решения вопроса о знаке этих величин прибегают к специальной разметке зажимов индуктивно связанных элементов цепи.

Два зажима, принадлежащих двум разным индуктивно связанным элементам цепи, называют одноименными и обозначают одинаковыми значками, руководствуясь следующим правилом: при одинаковом направлении токов относительно одноименных зажимов магнитные потоки самоиндукции и взаимной индукции в каждом элементе должны суммироваться.

Применим это правило для разметки зажимов катушек, показанных на рис. 6-3, а. При направлении тока t\ от зажима а к зажиму b и тока 2 от зажима с к зажиму d магнитные потоки самоиндукции Фц (или ф22) и взаимной индукции суммируются. Поэтому зажим а одноименен с зажимом с и аналогично зажим b одноименен с зажимом d. Для катушек, показанных на рис. 6-3, б, одноименными являются зажимы и d, а также Ь- ncj. Разница с предыдущим случаем обусловлена другим направлением намотки витков второй катушки.

Одну из двух пар одноименных зажимов обозначают специальными значками, например точками, звездочками, треугольниками и т. п.

Установить взаимное расположение катушек и направление намотки их витков так просто, как на рис. 6-3, не всегда представляется возможным. Но найти одноименные зажимы можно на основании простого опыта, для которого требуются гальванический элемент (или аккумулятор) и гальванометр. Одна из катушек соединяется с^гальванометром, другая подключается к гальваническом



элементу (рис. 6-4). При замыкании ключа К кратковременно возникает ток 4, ослабляющий магнитное поле, созданное током i. Следовательно, в момент включения источника питания токи 4 и ta направлены относительно одноименных зажимов противоположно. Направление тока tj определяется полярностью источника питания. О направлении тока t2 судят по кратковременному отклонению

стрелки гальванометра. Если Ф,1 1 *г, 2 стрелка отклоняется в сторону

щкалы (имеется в виду гальванометр с односторонней щкалой),

а

т

Рис. е-з.

rr I л. Ci ,

Рис. 6-4.

bis ci< Рис 6-5.

TO ток io, направлен к положительному зажиму гальванометра (рис. 6-4). При этом зажимы катушек, присоединенные к положительным зажимам гальванометра и источника питания, одноименны, точно так же одноименны зажимы катушек, присоединенныек отрицательным зажимам гальванометра и источника питания; заметим, что в момент отключения источника питания стрелка гальванометра вновь отклоняется, но уже в обратном направлении, так как ток противодействует уменьшению магнитного поля.

Перейдем теперь к решению вопроса о знаке в выражениях для э. д. с. и напряжения, обусловленных взаимной индукцией.

Рассмотрим две катушки (рис. 6-5). Пусть первая катушка разомкнута, а во второй протекает синусоидальный ток i. Выберем положительные направления для

э- д. с, ецц и напряжения и^м в первой катушке и для тока 4 во второй катушке относительно одноименных зажимов одинаковыми, например от а к й и соответственно от с к d.

Прежде всего отметим, что при одинаковых положительных направлениях напряжения Uim и э. д. с. е^м величины ui и е^м равны и противоположны по знаку: и^м =- - е-м- Действительно, Когда е^д! > О, потенциал зажима b больше потенциала зажима а и, следовательно, ui < 0.

Электродвижущая сила ei на основании закона Ленца должна Шуть такое направление, при котором вызываемый ею ток преият-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 [ 59 ] 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248

© ООО "Карат-Авто", 2001 – 2018
Разработчик – Евгений Андрианов