Elektromagnētisko indukciju atklāja Maikls Faradejs 1831. gadā. Viņš atklāja, ka elektromotora spēks, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde. EML lielums nav atkarīgs no tā, vai plūsmas izmaiņu cēlonis ir paša magnētiskā lauka izmaiņas vai ķēdes (vai tās daļas) kustība magnētiskajā laukā. Elektrisko strāvu, ko izraisa šī emf, sauc par inducēto strāvu.

Faradeja likums Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu elektromotora spēks, kas darbojas pa patvaļīgi izvēlētu ķēdi Mīnusa zīme formulā atspoguļo Lenca likumu, kas nosaukts krievu fiziķa E. H. Lenca vārdā: Indukcijas strāvai, kas rodas slēgtā vadošā ķēdē, ir šāds virziens. , ka tā radītais magnētiskais lauks neitralizē magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas izraisīja strāvu.

Magnētiskā plūsma Vienmērīgā magnētiskajā laukā indukcijas vektora lielums ir vienāds ar B, tiek novietota plakana slēgta cilpa ar laukumu S. Normālā n pret kontūras plakni veido leņķi a ar magnētiskās indukcijas vektora B virzienu ( sk. 1. att.). Magnētiskā plūsma caur virsmu ir lielums Ф, ko nosaka sakarība: Ф = В·S·cos a. Magnētiskās plūsmas mērvienība SI sistēmā ir 1 Vēbers (1 Wb).

Indukcijas emf kustīgā vadītājā Ļaujiet vadītājam, kura garums ir L, kustēties ar ātrumu V vienmērīgā magnētiskajā laukā, šķērsojot spēka līnijas. Lādiņi vadītājā pārvietojas kopā ar vadītāju. Uz lādiņu, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, iedarbojas Lorenca spēks. Brīvie elektroni tiek pārvietoti uz vienu vadītāja galu, un nekompensēti pozitīvi lādiņi paliek otrā. Rodas potenciāla starpība, kas ir inducētā emf ei. Tās vērtību var noteikt, aprēķinot darbu, ko veic Lorenca spēks, pārvietojot lādiņu pa vadītāju: ei = A/q = F·L/q. No tā izriet, ka ei = B·V·L·sin a.

Pašindukcija Pašindukcija ir īpašs dažādu elektromagnētiskās indukcijas izpausmju gadījums. Apskatīsim ķēdi, kas savienota ar strāvas avotu (6. att.). Pa ķēdi plūst elektriskā strāva I. Šī strāva rada magnētisko lauku apkārtējā telpā. Rezultātā ķēdē iekļūst sava magnētiskā plūsma F. Acīmredzot paša magnētiskā plūsma ir proporcionāla strāvai ķēdē, kas radīja magnētisko lauku: Ф = L·I. Proporcionalitātes koeficientu L sauc par cilpas induktivitāti. Induktivitāte ir atkarīga no vadītāja izmēra, formas un vides magnētiskajām īpašībām. Induktivitātes SI mērvienība ir 1 Henrijs (H). Ja ķēdē mainās strāva, mainās arī iekšējā magnētiskā plūsma Fs. Fs vērtības izmaiņas noved pie indukcijas emf parādīšanās ķēdē. Šo parādību sauc par pašindukciju, un atbilstošā vērtība ir pašindukcijas emf eiс. No elektromagnētiskās indukcijas likuma izriet, ka eiс = dФс/dt. Ja L = const, tad eiс= - L·dI/dt.

Transformators Transformators ir statiska elektromagnētiska ierīce ar diviem (vai vairākiem) tinumiem, kas visbiežāk paredzēti viena sprieguma maiņstrāvas pārvēršanai cita sprieguma maiņstrāvā. Enerģijas pārveidošanu transformatorā veic mainīgs magnētiskais lauks. Transformatori tiek plaši izmantoti elektriskās enerģijas pārraidei lielos attālumos, sadalot to starp uztvērējiem, kā arī dažādās taisnošanas, pastiprināšanas, signalizācijas un citās ierīcēs.

Strāvas transformatori Strāvas transformatori pārvērš viena sprieguma maiņstrāvu cita sprieguma maiņstrāvā, lai apgādātu patērētājus ar elektroenerģiju. Atkarībā no mērķa tie var palielināties vai samazināties. Sadales tīklos parasti tiek izmantoti trīsfāzu divu tinumu pazeminošie transformatori, kas pārveido spriegumu 6 un 10 kV uz spriegumu 0,4 kV.

Strāvas transformators Strāvas transformators ir palīgierīce, kurā sekundārā strāva ir praktiski proporcionāla primārajai strāvai un ir paredzēta mērinstrumentu un releju savienošanai ar maiņstrāvas elektriskajām ķēdēm. Strāvas transformatori tiek izmantoti jebkuras vērtības un sprieguma strāvas pārvēršanai strāvā, kas ir ērta mērīšanai ar standarta instrumentiem (5 A), releju strāvas tinumu barošanai, atvienošanas ierīcēm, kā arī ierīču un to apkalpojošā personāla izolēšanai no augstsprieguma.

Instrumentu sprieguma transformatori Instrumentu sprieguma transformatori ir starptransformatori, caur kuriem tiek ieslēgti mērinstrumenti pie augstsprieguma, Pateicoties tam, mērinstrumenti ir izolēti no tīkla, kas dod iespēju izmantot standarta instrumentus (ar to skalu pāršķirot) un tādējādi paplašina izmērīto spriegumu robežas. Sprieguma transformatorus izmanto gan sprieguma, jaudas, enerģijas mērīšanai, gan automatizācijas ķēžu barošanai, signalizācijai un elektrolīniju releju aizsardzībai pret zemējuma defektiem. Dažos gadījumos sprieguma transformatorus var izmantot kā mazjaudas pazeminošus jaudas transformatorus vai kā paaugstināšanas testa transformatorus (elektrisko ierīču izolācijas pārbaudei)

Sprieguma transformatoru klasifikācija Sprieguma transformatori atšķiras: a) pēc fāžu skaita - vienfāzes un trīsfāzes; b) pēc tinumu skaita divtinumu un trīstinumu; c) atbilstoši precizitātes klasei, t.i., pēc pieļaujamajām kļūdu vērtībām; d) ar dzesēšanas metodi transformatori ar eļļas dzesēšanu (eļļa), ar dabisko gaisa dzesēšanu (sausā un ar liešanas izolāciju); e) pēc uzstādīšanas veida uzstādīšanai iekštelpās, āra uzstādīšanai un pilnīgai sadales iekārtai (sadales iekārtai)

Strāvas transformatoru klasifikācija Strāvas transformatorus klasificē pēc dažādiem kritērijiem: 1. Strāvas transformatorus pēc to mērķa var iedalīt mērīšanas, aizsardzības, starpposma (mērinstrumentu iekļaušanai releju aizsardzības strāvas ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības shēmās, mērinstrumentu iekļaušanai releju aizsardzības strāvu ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības shēmās, strāvu pārveidotāju iekļaušanai releju aizsardzības strāvas ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības shēmās, mērinstrumentu iekļaušanai releju aizsardzības strāvu ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības shēmās, strāvas transformatorus var iedalīt mērinstrumentu iekļaušanai releju aizsardzības strāvu ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciāļaizsardzības ķēdēs, mērinstrumentu iekļaušanai releju aizsardzības strāvu ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības shēmās, strāvu pārveidotāju iekļaušanai relejaizsardzības strāvas ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības ķēdēs). utt.) un laboratorijas (augsta precizitāte, kā arī ar daudzām transformācijas koeficientiem). 2. Pēc uzstādīšanas veida strāvas transformatorus izšķir: a) āra uzstādīšanai (atvērtās sadales iekārtās); b) uzstādīšanai iekštelpās; c) iebūvēti elektroierīcēs un mašīnās: slēdži, transformatori, ģeneratori utt.; d) gaisvadu pārsegi, kas novietoti virs bukses (piemēram, uz jaudas transformatora augstsprieguma ieejas); e) portatīvie (kontrolmērījumiem un laboratorijas pārbaudēm). 3. Atbilstoši primārā tinuma konstrukcijai strāvas transformatorus iedala: a) daudzpagriezienu (spoles, cilpas tinumu un astoņu tinumu); b) viena pagrieziena (stienis); c) riepas.

4. Atbilstoši uzstādīšanas metodei strāvas transformatorus iekštelpu un āra uzstādīšanai iedala: a) caurvados; b) atbalstot. 5. Pamatojoties uz izolāciju, strāvas transformatorus var iedalīt grupās: a) ar sauso izolāciju (porcelāna, bakelīta, liešanas epoksīda izolācija utt.); b) ar papīra-eļļas izolāciju un ar kondensatora papīra-eļļas izolāciju; c) piepildīta ar savienojumu. 6. Pēc transformācijas pakāpju skaita izšķir strāvas transformatorus: a) vienpakāpes; b) divpakāpju (kaskāde). 7. Transformatorus izšķir pēc darba sprieguma: a) nominālajam spriegumam virs 1000 V; b) nominālajam spriegumam līdz 1000 V.

Elektroenerģijas ģeneratori Elektrisko strāvu ģenerē ģeneratoros - ierīcēs, kas pārvērš viena vai cita veida enerģiju elektroenerģijā. Ģeneratori ietver galvaniskās šūnas, elektrostatiskās iekārtas, termopilus, saules paneļus utt. Katra no uzskaitītajiem elektroenerģijas ģeneratoru veidiem pielietojuma jomu nosaka to raksturlielumi. Tādējādi elektrostatiskās iekārtas rada lielu potenciālu starpību, bet nespēj radīt nekādu būtisku strāvu ķēdē. Galvaniskās šūnas var radīt lielu strāvu, taču to darbības ilgums ir īss. Mūsu laikā dominējošo lomu spēlē elektromehāniskās indukcijas maiņstrāvas ģeneratori. Šajos ģeneratoros mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju. To darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens. Šādiem ģeneratoriem ir salīdzinoši vienkārša konstrukcija un tie ļauj iegūt lielas strāvas pie pietiekami augsta sprieguma

Maiņstrāvas ģenerators Maiņstrāvas ģenerators (ģenerators) ir elektromehāniska ierīce, kas pārvērš mehānisko enerģiju maiņstrāvas elektriskajā enerģijā. Ģeneratori ietver galvaniskās šūnas, elektrostatiskās iekārtas, termopilus, saules paneļus utt. Katra no uzskaitītajiem elektroenerģijas ģeneratoru veidiem pielietojuma jomu nosaka to raksturlielumi. Tādējādi elektrostatiskās iekārtas rada lielu potenciālu starpību, bet nespēj radīt nekādu būtisku strāvu ķēdē.

Tests 11-1 (elektromagnētiskā indukcija)

1. iespēja

1. Kurš atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu?

A. X. Oersted. B. Š. Kulons. V. A. Volta. G. A. Ampere. D. M. Faradejs. E . D. Maksvels.

2. Vara stieples spoles vadi ir savienoti ar jutīgu galvanometru. Kurā no šiem eksperimentiem galvanometrs noteiks elektromagnētiskās indukcijas emf rašanos spolē?

No spoles tiek noņemts pastāvīgais magnēts.

Pastāvīgais magnēts griežas ap savu garenisko asi spoles iekšpusē.

A. Tikai 1. gadījumā B. Tikai 2. gadījumā C. Tikai 3. D. 1. un 2. gadījumā E. 1., 2. un 3. gadījumā.

3.Kā sauc fizisko lielumu, kas vienāds ar magnētiskā lauka indukcijas moduļa B reizinājumu ar virsmas laukumu S, ko caurdur magnētiskais lauks, un kosinusu
leņķis a starp indukcijas vektoru B un normālo n pret šo virsmu?

A. Induktivitāte. B. Magnētiskā plūsma. B. Magnētiskā indukcija. D. Pašindukcija. D. Magnētiskā lauka enerģija.

4. Kura no šīm izteiksmēm nosaka inducēto emf slēgtā ciklā?

A. B. IN. G. D.

5. Kad sloksnes magnēts tiek iestumts metāla gredzenā un no tā, gredzenā rodas inducēta strāva. Šī strāva rada magnētisko lauku. Kurš pols ir vērsts pret gredzenā esošās strāvas magnētisko lauku pret: 1) magnēta izvelkamo ziemeļpolu un 2) magnēta izvelkamo ziemeļpolu.

6. Kā sauc magnētiskās plūsmas mērvienību?

7. Kāda fiziskā lieluma mērvienība ir 1 Henrijs?

A. Magnētiskā lauka indukcija. B. Elektriskās kapacitātes. B. Pašindukcija. D. Magnētiskā plūsma. D. Induktivitāte.

8. Kāda izteiksme nosaka savienojumu starp magnētisko plūsmu caur ķēdi un induktivitāti L ķēde un strāvas stiprums esķēdē?

A. LI . B. . IN. LI ‘ . G. LI 2 . D.

9. Kāda izteiksme nosaka attiecības starp pašindukcijas emf un strāvas stiprumu spolē?

A. B . IN . LI . G . . D. LI ‘ .

10. Tālāk ir norādīti dažādu lauku rekvizīti. Kuram no tiem ir elektrostatiskais lauks?

Spriegojuma līnijas nav saistītas ar elektriskajiem lādiņiem.

Laukam ir enerģija.

Laukam nav enerģijas.

A. 1, 4, 6. B. 1, 3, 5. IN. 1, 3, 6. G. 2, 3, 5. D. 2, 3, 6. E. 2, 4, 6.

11. Ķēde ar laukumu 1000 cm 2 atrodas vienmērīgā magnētiskajā laukā ar indukciju 0,5 T, leņķis starp vektoru IN

A. 250 Wb. B. 1000 Wb. IN. 0,1 Wb. G. 2,5 · 10-2 Wb. D. 2,5 Wb.

12. Kāds strāvas stiprums ķēdē ar induktivitāti 5 mH rada magnētisko plūsmu 2· 10 -2 Wb?

A. 4 mA. B. 4 A. C. 250 A. D. 250 mA. D. 0,1 A. E. 0,1 mA.

13. Magnētiskā plūsma caur ķēdi 5 · 10 -2 sekundēs vienmērīgi samazinājās no 10 mWb līdz 0 mWb. Kāda ir EML vērtība ķēdē šobrīd?

A. 5 · 10-4 V.B. 0,1 V.V. 0.2 V.G. 0.4 V.D. 1 V.E. 2 V.

14. Cik liela ir spoles magnētiskā lauka enerģija ar induktivitāti 5 H, ja strāva tajā ir 400 mA?

A. 2 J. B. 1 J. B. 0,8 J. G. 0,4 J. D. 1000 J. E. 4 10 5 J.

15. Spole, kas satur n vadu apgriezienus, ir pievienota līdzstrāvas avotam ar spriegumu U pie izejas. Kāda ir pašinduktīvās emf maksimālā vērtība spolē, kad spriegums tās galos palielinās no 0 V līdz U IN?

A, U V, B. nU V.V. U /P U ,

16. Divas identiskas lampas ir pievienotas līdzstrāvas avota ķēdei, pirmā virknē ar rezistoru, otrā virknē ar spoli. Kurā no lampām (1. att.) strāvas stiprums, kad slēdzis K ir aizvērts, sasniegs maksimālo vērtību vēlāk nekā otram?

A. Pirmajā. B. Otrajā. B. Pirmajā un otrajā reizē. D. Pirmajā, ja rezistora pretestība ir lielāka par spoles pretestību. D. Otrajā, ja spoles pretestība ir lielāka par rezistora pretestību.

17. Spole ar induktivitāti 2 H ir savienota paralēli ar rezistoru ar elektrisko pretestību 900 omi, strāva spolē ir 0,5 A, spoles elektriskā pretestība ir 100 omi. Kāds elektriskais lādiņš plūdīs spoles un rezistora ķēdē, kad tie tiks atvienoti no strāvas avota (2. att.)?

A. 4000 Cl. B. 1000 Cl. V. 250 Cl. G. 1 10 -2 Cl. D. 1,1 10 -3 Cl. E. 1 10 -3 Cl.

18. Lidmašīna lido ar ātrumu 900 km/h, Zemes magnētiskā lauka indukcijas vektora vertikālās komponentes modulis ir 4 10 5 Tesla. Kāda ir potenciālā atšķirība starp lidmašīnas spārnu galiem, ja spārnu platums ir 50 m?

A. 1,8 B. B. 0,9 C. C. 0,5 C. D. 0,25 C.

19. Kādai jābūt strāvas stiprumam elektromotora armatūras tinumā, lai 120 N spēks iedarbotos uz 20 vijumu 10 cm garu tinuma posmu, kas atrodas perpendikulāri indukcijas vektoram magnētiskajā laukā ar 1,5 Teslas indukcija?

A. 90 A. B. 40 A. C. 0,9 A. D. 0,4 A.

20. Kāds spēks jāpieliek metāla džemperim, lai tas vienmērīgi pārvietotos ar ātrumu 8 m/s pa diviem paralēliem vadītājiem, kas atrodas 25 cm attālumā viens no otra vienmērīgā magnētiskajā laukā ar 2 Teslu indukciju? Indukcijas vektors ir perpendikulārs plaknei, kurā atrodas sliedes. Vadus aizver rezistors ar elektrisko pretestību 2 omi.

A. 10000 N. B. 400 N. C. 200 N. G. 4 N. D. 2 N. E. 1 N.

Tests 11-1 (elektromagnētiskā indukcija)

2. iespēja

1. Kā sauc fenomenu, kad slēgtā ķēdē rodas elektriskā strāva, kad mainās magnētiskā plūsma caur ķēdi?

A. Elektrostatiskā indukcija. B. Magnetizācijas fenomens. B. Ampēra spēks. G. Lorenca spēks. D. Elektrolīze. E. Elektromagnētiskā indukcija.

2. Vara stieples spoles vadi ir savienoti ar jutīgu galvanometru. Kurā no šiem eksperimentiem galvanometrs noteiks elektromagnētiskās indukcijas emf rašanos spolē?

Spolē tiek ievietots pastāvīgais magnēts.

Spole ir novietota uz magnēta.

3) Spole griežas ap magnētu, kas atrodas
viņas iekšienē.

A. 1., 2. un 3. gadījumā. B. 1. un 2. gadījumā. C. tikai 1. gadījumā. D. tikai 2. gadījumā. E. tikai 3. gadījumā.

3. Kura no šīm izteiksmēm nosaka magnētisko plūsmu?

A. BScosα. B. . IN. qvBsinα. G. qvBI. D. IBlsina .

4. Ko izsaka šāds apgalvojums: inducētais emf slēgtā kontūrā ir proporcionāls magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumam caur virsmu, ko ierobežo cilpa?

A. Elektromagnētiskās indukcijas likums. B. Lenca noteikums. B. Oma likums pilnīgai ķēdei. D. Pašindukcijas fenomens. D. Elektrolīzes likums.

5. Kad sloksnes magnēts tiek iestumts metāla gredzenā un no tā, gredzenā rodas inducēta strāva. Šī strāva rada magnētisko lauku. Kurš pols ir vērsts pret gredzenā esošās strāvas magnētisko lauku pret: 1) magnēta izvelkamo dienvidu polu un 2) magnēta izvelkamo dienvidu polu.

A. 1 - ziemeļu, 2 - ziemeļu. B. 1 - dienvidu, 2 - dienvidu.

B. 1 - dienvidu, 2 - ziemeļu. G. 1 - ziemeļu, 2 - dienvidu.

6. Kāda fiziskā lieluma mērvienība ir 1 Vēbers?

A. Magnētiskā lauka indukcija. B. Elektriskās kapacitātes. B. Pašindukcija. D. Magnētiskā plūsma. D. Induktivitāte.

7. Kā sauc induktivitātes mērvienību?

A. Tesla. B. Vēbers. V. Gauss. G. Farads. D. Henrijs.

8. Kāda izteiksme nosaka sakarību starp ķēdē esošās magnētiskās plūsmas enerģiju un induktivitāti L ķēde un strāvas stiprums esķēdē?

A . . B . . IN . LI 2 , G . LI ‘ . D . LI.

9.Kāds ir fiziskais daudzums X nosaka izteiksme x= par spoli P pagriezienus .

A. Indukcijas emf. B. Magnētiskā plūsma. B. Induktivitāte. D. Pašindukcijas EMF. D. Magnētiskā lauka enerģija. E. Magnētiskā indukcija.

10. Tālāk ir norādīti dažādu lauku rekvizīti. Kurai no tām ir virpuļindukcijas elektriskais lauks?

Spriegojuma līnijas obligāti ir saistītas ar elektriskajiem lādiņiem.

Spriegojuma līnijas nav saistītas ar elektriskajiem lādiņiem.

Laukam ir enerģija.

Laukam nav enerģijas.

Darbs, ko veic spēki, lai pārvietotu elektrisko lādiņu pa slēgtu ceļu, var nebūt vienāds ar nulli.

Darbs, ko veic spēki, lai pārvietotu elektrisko lādiņu pa jebkuru slēgtu ceļu, ir nulle.

A. 1, 4, 6. B. 1, 3, 5. C. 1, 3, c. G. 2, 3, 5. D. 2, 3, 6. E. 2, 4, 6.

11. Ķēde ar laukumu 200 cm 2 atrodas vienmērīgā magnētiskajā laukā ar indukciju 0,5 T, leņķis starp vektoru IN indukcija un normāls pret kontūras virsmu 60°. Kāda ir magnētiskā plūsma caur cilpu?

A. 50 Wb. B. 2 · 10 -2 Wb. V. 5 · 10 -3 Wb. G. 200 Wb. D. 5 Wb.

12. Strāva 4 A rada ķēdē magnētisko plūsmu 20 mWb Kāda ir ķēdes induktivitāte?

A. 5 gn. B. 5 mH. V. 80 Gn. G. 80 mH. D. 0,2 Gn. E. 200 Gn.

13. Magnētiskā plūsma caur ķēdi 0,5 sekundēs vienmērīgi samazinājās no 10 mWb līdz 0 mWb. Kāda ir EML vērtība ķēdē šobrīd?

A. 5 10 -3 B. B. 5 C. C. 10 C. D. 20 V. D. 0,02 V. E. 0,01 V.

14. Cik liela ir spoles magnētiskā lauka enerģija ar induktivitāti 500 mH, ja strāva tajā ir 4 A?

A. 2 J. B. 1 J. C. 8 J. D. 4 J. D. 1000 J. E. 4000 J.

15. Spole satur P vadu pagriezieni, savienoti ar līdzstrāvas avotu ar spriegumu U izejot. Kāda ir pašinduktīvās emf maksimālā vērtība spolē, kad spriegums tās galos samazinās no plkst. U V uz 0 V?

A. U V.B. nU V.V. U / n V.G. Varbūt daudzkārt vairāk U , ir atkarīgs no strāvas maiņas ātruma un no spoles induktivitātes.

16. 1. attēlā redzamajā elektriskajā ķēdē ir četri taustiņi 1, 2, 3 Un 4 slēgts. Atverot, kurš no četriem sniegs vislabāko iespēju atklāt pašindukcijas fenomenu?

A. 1. B. 2. V. 3. G. 4. D. Jebkurš no četriem.

17. Spole ar induktivitāti 2 H ir savienota paralēli ar rezistoru ar elektrisko pretestību 100 omi, strāva spolē ir 0,5 A, spoles elektriskā pretestība ir 900 omi. Kāds elektriskais lādiņš plūdīs spoles un rezistora ķēdē, kad tie tiks atvienoti no strāvas avota (2. att.)?

A. 4000 Cl. B. 1000 Cl. V. 250 Cl. G. 1 10 -2 Cl. D. 1,1 10 -3 Cl. E. 1 10 -3 Cl.

18. Lidmašīna lido ar ātrumu 1800 km/h, Zemes magnētiskā lauka indukcijas vektora vertikālās komponentes modulis ir 4 10 -5 Teslas. Kāda ir potenciālā atšķirība starp lidmašīnas spārnu galiem, ja spārnu platums ir 25 m?

A. 1,8 B. B. 0,5 B. C. 0,9 V. D. 0,25 V.

19. Taisnstūra rāmis ar laukumuS Ar elektrošokses ievietots magnētisks indukcijas lauksIN . Kāds ir spēka moments, kas iedarbojas uz rāmi, ja leņķis starp vektoruIN un normālais kadram ir a?

A. IBS grēks a. B. IBS. IN. IBS cos a. G. es 2 B.S. grēks a. D. es 2 B.S. cos a. .

2. iespēja

Ir zināmi vairāki elektriskās strāvas parādību veidi, kas atšķiras atkarībā no vielas veida, kurā tā notiek atbilstošos apstākļos.

Elektriskā vadītspēja ir vielas spēja vadīt elektrisko strāvu.

Visas vielas iedala trīs klasēs: vadītāji, pusvadītāji un dielektriķi. Vadītāji ir pirmā un otrā veida: pirmā veida vadītājos (metālos) strāvu rada elektroni un vadītspēju sauc par elektronisku; otrā veida vadītājos (sāļu, skābju, sārmu šķīdumos) strāvu rada joni.

Brīvo elektrisko lādiņnesēju virzītas kustības parādību vielā vai vakuumā sauc par vadīšanas strāvu.

Elektriskās strāvas intensitāti mēra ar fizisku lielumu, ko sauc par elektriskās strāvas stiprumu. Vadīšanas strāvas lielumu nosaka visu to daļiņu elektriskais lādiņš, kas iet caur vadītāja šķērsgriezumu laika vienībā:

Praktiskajos aprēķinos tiek izmantots elektriskās strāvas blīvuma jēdziens (skaitliski noteikts ar strāvas stipruma attiecību pret vadītāja šķērsgriezuma laukumu):

;

Eksperimentos noskaidrots, ka elektriskās strāvas intensitāte ir proporcionāla elektriskā lauka intensitātei un ir atkarīga no vadošās vielas īpašībām. Strāvas atkarību no vielas īpašībām sauc par vadītspēju, un tās apgriezto vērtību sauc par pretestību.

;

G – vadītspēja;

R= 1\ G - pretestība;

Izturība ir atkarīga no temperatūras: ;

α – temperatūras pretestības koeficients.

Pusvadītāji ieņem starpstāvokli starp vadītājiem un dielektriķiem; to molekulas ir savienotas ar kovalentām saitēm. Šīs saites var tikt iznīcinātas noteiktos apstākļos: mēs pievienojam vai nu elektronu piemaisījumu, vai pozitīvo jonu piemaisījumu, un tad rodas iespēja iegūt elektronu vai caurumu vadītspēju. Lai nodrošinātu strāvu pusvadītājā, jāpiemēro potenciālu starpība.

Dielektriķu elektriskā vadītspēja praktiski ir nulle, pateicoties ļoti spēcīgai saitei starp elektroniem un kodolu. Ja dielektriķi ievieto ārējā elektriskajā laukā, atomu polarizācija notiks pozitīvo lādiņu pārvietošanās dēļ vienā virzienā un negatīvo lādiņu pārvietošanās dēļ otrā virzienā. Ar ļoti spēcīgu ārējo elektrisko lauku atomi var saplīst, un rodas pārrāvuma strāva.

Papildus vadīšanas strāvai ir arī nobīdes strāva. Nobīdes strāvu izraisa elektriskā lauka intensitātes vektora izmaiņas laika gaitā.

Elektriskā strāva var plūst tikai slēgtā sistēmā.

1.2. tēma Vienkāršas un sarežģītas elektriskās ķēdes

Elektriskā ķēde ir ierīču un objektu kopums, kas nodrošina elektriskās strāvas plūsmu no avota līdz patērētājam.

Elektriskās ķēdes elements ir atsevišķs objekts vai ierīce. Elektriskās ķēdes galvenie elementi ir: elektroenerģijas avots, patērētāji, ierīces elektriskās enerģijas pārvadei. IN elektriskās enerģijas avoti dažāda veida neelektriskā enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā. IN patērētājiem Elektriskā enerģija tiek pārvērsta siltumā, gaismā un citos neelektriskos enerģijas veidos. Ierīces elektroenerģijas pārvadīšanai no avotiem patērētājiem ir elektropārvades līnijas. Visiem elektrisko ķēžu pamatelementiem ir elektriskā pretestība un tie ietekmē strāvas daudzumu elektriskajā ķēdē.

Papildus galvenajiem elementiem elektriskās ķēdes satur palīgelementi: drošinātāji, slēdži, slēdži, mērinstrumenti un daudz kas cits.

Elektrisko ķēdi sauc vienkārši, ja tas sastāv no vienas slēgtas cilpas. Elektrisko ķēdi sauc komplekss(sazarots), ja tas sastāv no vairākām slēgtām kontūrām.

Uzlāde kustībā. Tas var izpausties kā pēkšņa statiskās elektrības izlāde, piemēram, zibens. Vai arī tas varētu būt kontrolēts process ģeneratoros, baterijās, saules baterijās vai kurināmā elementos. Šodien mēs aplūkosim pašu "elektriskās strāvas" jēdzienu un elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumus.

Elektroenerģija

Lielākā daļa elektroenerģijas, ko mēs izmantojam, tiek piegādāta maiņstrāvas veidā no elektrotīkla. To rada ģeneratori, kas darbojas saskaņā ar Faradeja indukcijas likumu, kura dēļ mainīgs magnētiskais lauks var inducēt elektrisko strāvu vadītājā.

Ģeneratoriem ir rotējošas stiepļu spoles, kas griežas cauri magnētiskajiem laukiem. Spolēm griežoties, tās atveras un aizveras attiecībā pret magnētisko lauku un rada elektrisko strāvu, kas maina virzienu ar katru pagriezienu. Strāva iet cauri pilnam ciklam uz priekšu un atpakaļ 60 reizes sekundē.

Ģeneratorus var darbināt ar tvaika turbīnām, ko silda ar oglēm, dabasgāzi, naftu vai kodolreaktoru. No ģeneratora strāva iet caur virkni transformatoru, kur palielinās tās spriegums. Vadu diametrs nosaka strāvas daudzumu un intensitāti, ko tie var pārvadāt, nepārkarstot un nezaudējot enerģiju, un spriegumu ierobežo tikai tas, cik labi līnijas ir izolētas no zemes.

Interesanti atzīmēt, ka strāvu nes tikai viens vads, nevis divi. Tās abas puses ir apzīmētas kā pozitīvas un negatīvas. Tomēr, tā kā maiņstrāvas polaritāte mainās 60 reizes sekundē, tiem ir citi nosaukumi - karsts (galvenās elektropārvades līnijas) un zemējums (skrien pazemē, lai pabeigtu ķēdi).

Kāpēc ir nepieciešama elektriskā strāva?

Elektrisko strāvu var izmantot daudzos veidos: tā var apgaismot jūsu māju, izmazgāt un izžāvēt drēbes, pacelt garāžas durvis, likt ūdenim vārīties tējkannā un nodrošināt citus sadzīves priekšmetus, kas ievērojami atvieglo mūsu dzīvi. Tomēr strāvas spēja pārraidīt informāciju kļūst arvien svarīgāka.

Pieslēdzoties internetam, dators izmanto tikai nelielu daļu no elektriskās strāvas, bet tas ir kaut kas, bez kā mūsdienu cilvēki nevar iedomāties savu dzīvi.

Elektriskās strāvas jēdziens

Tāpat kā upes plūsma, ūdens molekulu plūsma, elektriskā strāva ir lādētu daļiņu plūsma. Kas to izraisa, un kāpēc tas vienmēr nenotiek vienā virzienā? Par ko jūs domājat, kad dzirdat vārdu "plūstošs"? Varbūt tā būs upe. Šī ir laba asociācija, jo šī iemesla dēļ elektriskā strāva iegūst savu nosaukumu. Tas ir ļoti līdzīgs ūdens plūsmai, bet tā vietā, lai ūdens molekulas pārvietotos pa kanālu, lādētas daļiņas pārvietojas pa vadītāju.

Starp nosacījumiem, kas nepieciešami elektriskās strāvas pastāvēšanai, ir punkts, kas prasa elektronu klātbūtni. Vadošā materiāla atomos ir daudzas no šīm brīvi lādētajām daļiņām, kas peld ap un starp atomiem. Viņu kustība ir nejauša, tāpēc nav plūsmas nevienā virzienā. Kas nepieciešams, lai pastāvētu elektriskā strāva?

Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi ietver sprieguma klātbūtni. Kad to pieliek vadītājam, visi brīvie elektroni pārvietosies vienā virzienā, radot strāvu.

Interesanti par elektrisko strāvu

Interesanti ir tas, ka, kad elektriskā enerģija tiek pārnesta caur vadītāju ar gaismas ātrumu, paši elektroni pārvietojas daudz lēnāk. Patiesībā, ja jūs lēnām staigātu blakus vadošam vadam, jūsu ātrums būtu 100 reizes lielāks nekā elektroniem. Tas ir saistīts ar faktu, ka viņiem nav jāmēro milzīgi attālumi, lai nodotu enerģiju viens otram.

Līdzstrāva un maiņstrāva

Mūsdienās plaši tiek izmantoti divi dažādi strāvas veidi - tiešā un maiņstrāva. Pirmajā elektroni pārvietojas vienā virzienā, no “negatīvās” puses uz “pozitīvo”. Maiņstrāva spiež elektronus uz priekšu un atpakaļ, mainot plūsmas virzienu vairākas reizes sekundē.

Ģeneratori, ko elektrostacijās izmanto elektroenerģijas ražošanai, ir paredzēti maiņstrāvas ražošanai. Jūs, iespējams, nekad neesat pamanījis, ka gaismas jūsu mājās patiešām mirgo, jo mainās pašreizējais virziens, taču tas notiek pārāk ātri, lai jūsu acis to nepamanītu.

Kādi ir tiešās elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi? Kāpēc mums ir vajadzīgi abi veidi un kurš ir labāks? Tie ir labi jautājumi. Fakts, ka mēs joprojām izmantojam abus strāvas veidus, liecina, ka tie abi kalpo noteiktiem mērķiem. Vēl 19. gadsimtā bija skaidrs, ka efektīva jaudas pārvade lielos attālumos starp elektrostaciju un māju ir iespējama tikai pie ļoti augsta sprieguma. Bet problēma bija tā, ka patiešām augsta sprieguma sūtīšana bija ārkārtīgi bīstama cilvēkiem.

Šīs problēmas risinājums bija samazināt spriedzi ārpus mājas, pirms to nosūtīja iekšā. Līdz šai dienai tiešā elektriskā strāva tiek izmantota pārraidei lielos attālumos, galvenokārt pateicoties tās spējai viegli pārveidot citos spriegumos.

Kā darbojas elektriskā strāva?

Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi ietver lādētu daļiņu klātbūtni, vadītāju un spriegumu. Daudzi zinātnieki ir pētījuši elektrību un atklājuši, ka pastāv divu veidu elektrība: statiskā un strāvas.

Tas ir otrais, kam ir milzīga loma jebkuras personas ikdienas dzīvē, jo tā ir elektriskā strāva, kas iet caur ķēdi. Mēs to izmantojam katru dienu, lai barotu savas mājas un daudz ko citu.

Kas ir elektriskā strāva?

Kad elektriskie lādiņi cirkulē ķēdē no vienas vietas uz otru, rodas elektriskā strāva. Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi papildus uzlādētajām daļiņām ietver arī vadītāja klātbūtni. Visbiežāk tas ir vads. Tās ķēde ir slēgta ķēde, kurā strāva iet no strāvas avota. Kad ķēde ir atvērta, viņš nevar pabeigt braucienu. Piemēram, kad jūsu istabā ir izslēgta gaisma, ķēde ir atvērta, bet, kad ķēde ir aizvērta, gaisma ir ieslēgta.

Pašreizējā jauda

Elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumus vadītājā lielā mērā ietekmē sprieguma raksturlielumi, piemēram, jauda. Tas ir mērs, cik daudz enerģijas tiek patērēts noteiktā laika periodā.

Ir daudz dažādu vienību, ko var izmantot, lai izteiktu šo raksturlielumu. Tomēr elektrisko jaudu gandrīz mēra vatos. Viens vats ir vienāds ar vienu džoulu sekundē.

Elektriskais lādiņš kustībā

Kādi ir elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumi? Tas var izpausties kā pēkšņa statiskās elektrības izlāde, piemēram, zibens vai dzirkstele no berzes ar vilnas audumu. Tomēr biežāk, kad mēs runājam par elektrisko strāvu, mēs runājam par kontrolētāku elektrības veidu, kas liek gaismām degt un ierīcēm darboties. Lielāko daļu elektriskā lādiņa atomā nes negatīvie elektroni un pozitīvie protoni. Tomēr pēdējie galvenokārt ir imobilizēti atomu kodolos, tāpēc lādiņa pārnešanas darbu no vienas vietas uz otru veic elektroni.

Elektroni vadošā materiālā, piemēram, metālā, lielākoties var brīvi pārvietoties no viena atoma uz otru pa to vadīšanas joslām, kas ir visaugstākās elektronu orbītas. Pietiekams elektromotora spēks vai spriegums rada lādiņa nelīdzsvarotību, kas var izraisīt elektronu plūsmu caur vadītāju elektriskās strāvas veidā.

Ja mēs zīmējam analoģiju ar ūdeni, tad ņemam, piemēram, cauruli. Atverot vārstu vienā galā, lai ļautu ūdenim ieplūst caurulē, mums nav jāgaida, līdz šis ūdens nokļūs līdz galam. Mēs iegūstam ūdeni otrā galā gandrīz uzreiz, jo ienākošais ūdens spiež ūdeni, kas jau ir caurulē. Tas notiek, ja vadā ir elektriskā strāva.

Elektriskā strāva: nosacījumi elektriskās strāvas pastāvēšanai

Elektrisko strāvu parasti uzskata par elektronu plūsmu. Kad abi akumulatora gali ir savienoti viens ar otru, izmantojot metāla stiepli, šī uzlādētā masa iet caur vadu no viena akumulatora gala (elektroda vai pola) uz pretējo. Tātad, nosauksim elektriskās strāvas pastāvēšanas nosacījumus:

1. Uzlādētas daļiņas.
2. Diriģents.
3. Sprieguma avots.

Tomēr ne viss ir tik vienkārši. Kādi nosacījumi ir nepieciešami elektriskās strāvas pastāvēšanai? Uz šo jautājumu var atbildēt sīkāk, ņemot vērā šādas īpašības:

• Potenciālu starpība (spriegums). Tas ir viens no obligātajiem nosacījumiem. Starp diviem punktiem ir jābūt potenciālu starpībai, kas nozīmē, ka atgrūšanas spēkam, ko vienā vietā rada uzlādētās daļiņas, jābūt lielākam par to spēku citā punktā. Sprieguma avoti, kā likums, dabā nav sastopami, un elektroni vidē tiek sadalīti diezgan vienmērīgi. Neskatoties uz to, zinātniekiem izdevās izgudrot noteikta veida ierīces, kurās šīs uzlādētās daļiņas var uzkrāties, tādējādi radot ļoti nepieciešamo spriegumu (piemēram, akumulatoros).
• Elektriskā pretestība (vadītājs).Šis ir otrs svarīgais nosacījums, kas nepieciešams elektriskās strāvas pastāvēšanai. Tas ir ceļš, pa kuru pārvietojas uzlādētas daļiņas. Tikai tie materiāli, kas ļauj elektroniem brīvi pārvietoties, darbojas kā vadītāji. Tos, kuriem šīs spējas nav, sauc par izolatoriem. Piemēram, metāla stieple būs lielisks vadītājs, savukārt tā gumijas apvalks būs lielisks izolators.

Rūpīgi izpētījuši elektriskās strāvas rašanās un pastāvēšanas apstākļus, cilvēki spēja pieradināt šo spēcīgo un bīstamo elementu un virzīt to cilvēces labā.

Par elektromagnētisko indukciju sauc parādību, ka slēgtā vadošā ķēdē rodas elektriskā strāva, kad mainās magnētiskā plūsma, ko aptver šī ķēde.

To atklāja Džozefs Henrijs (novērojumi veikti 1830. gadā, rezultāti publicēti 1832. gadā) un Maikls Faradejs (novērojumi un rezultāti publicēti 1831. gadā).

Faradeja eksperimenti tika veikti ar divām spolēm, kas tika ievietotas viena otrā (ārējā spole ir pastāvīgi savienota ar ampērmetru, bet iekšējā ar atslēgu ar akumulatoru). Tiek novērota indukcijas strāva ārējā spolē:

A

V

b

Aizverot un atverot iekšējās spoles ķēdi, nekustīgi attiecībā pret ārējo (att. a);

Pārvietojot iekšējo spoli ar līdzstrāvu attiecībā pret ārējo (b att.);

Pārvietojoties attiecībā pret pastāvīgā magnēta ārējo spoli (c att.).

Faradejs parādīja, ka visos gadījumos, kad ārējā spolē rodas inducēta strāva, mainās magnētiskā plūsma caur to. Attēlā Ārējā spole tiek parādīta kā viens pagrieziens. Pirmajā gadījumā (att. a), kad ķēde ir slēgta, caur iekšējo spoli plūst strāva, rodas (izmainās) magnētiskais lauks un attiecīgi magnētiskā plūsma caur ārējo spoli. Otrajā (b att.) un trešajā (att. c) gadījumā magnētiskā plūsma caur ārējo spoli mainās, jo kustības laikā mainās attālums no tās līdz iekšējai spolei ar strāvu vai pastāvīgajam magnētam. .

A

V

b

es

es

es

1834. gadā Emīlijs Kristianovičs Lencs eksperimentāli izveidoja noteikumu, kas ļauj noteikt indukcijas strāvas virzienu: indukcijas strāva vienmēr tiek virzīta tā, lai novērstu cēloni, kas to izraisa; inducētajai strāvai vienmēr ir tāds virziens, ka tās radītās magnētiskās plūsmas pieaugums un magnētiskās plūsmas pieaugums, kas izraisīja šo inducēto strāvu, pēc zīmes ir pretējs. Šo noteikumu sauc par Lenca likumu.

Elektromagnētiskās indukcijas likums var formulēt šādā formā: elektromagnētiskās indukcijas emf ķēdē ir vienāds ar magnētiskās plūsmas izmaiņu ātrumu laika gaitā caur virsmu, ko ierobežo šī ķēde, ņemot ar mīnusa zīmi

Šeit dФ = ir magnētiskās indukcijas vektora un virsmas laukuma vektora skalārais reizinājums. Vektors , kur ir normālās vienības vektors () līdz bezgalīgi mazam laukuma virsmas laukumam.

Mīnusa zīme izteiksmē ir saistīta ar normas virziena izvēli kontūrai, kas ierobežo virsmu, un pozitīvo virzienu pārvietošanai pa to. Saskaņā ar definīciju magnētiskā plūsma Ф caur S laukuma virsmu

ir atkarīgs no laika, ja laika gaitā mainās: virsmas laukums S;

magnētiskās indukcijas vektora modulis B; leņķis starp vektoriem un normāli .

Ja slēgtā cilpa (spole) sastāv no pagriezieniem, tad kopējo plūsmu caur virsmu, ko ierobežo šāda sarežģīta kontūra, sauc par plūsmas saiti un definē kā

kur Ф i ir magnētiskā plūsma caur i pagriezienu. Ja visi pagriezieni ir vienādi, tad

kur Ф ir magnētiskā plūsma caur jebkuru pagriezienu. Šajā gadījumā

es

es

es

N pagriezieni

1 pagrieziens

2 pagriezieni

Izteiksme ļauj noteikt ne tikai indukcijas strāvas lielumu, bet arī virzienu. Ja emf vērtības un līdz ar to arī inducētā strāva ir pozitīvas vērtības, tad strāva tiek virzīta pa ķēdes pozitīvo virzienu, ja negatīva - pretējā virzienā (pozitīvās ķēdes virzienu nosaka, izvēloties normāls pret virsmu, ko ierobežo ķēde)