Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba
Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga mag-aaral, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.
Nai-post sa http://www.allbest.ru/
PANIMULA
Hindi sinasadya na ang una at pinakamahalagang hakbang sa pagtuklas ng bagong bahagi ng electromagnetic na pakikipag-ugnayan ay ginawa ng tagapagtatag ng mga ideya tungkol sa electromagnetic field - isa sa mga pinakadakilang siyentipiko sa mundo - Michael Faraday (1791-1867) . Talagang sigurado si Faraday sa pagkakaisa ng electric at magnetic phenomena. Di-nagtagal pagkatapos ng pagtuklas ni Oersted, isinulat niya sa kanyang talaarawan (1821): "Turn magnetism into electricity." Simula noon, walang tigil na naisip ni Faraday ang problemang ito. Sinasabi nila na palagi siyang may dalang magnet sa kanyang bulsa ng vest, na dapat ay magpapaalala sa kanya ng gawaing nasa kamay. Pagkaraan ng sampung taon, noong 1831, bilang resulta ng pagsusumikap at pananampalataya sa tagumpay, nalutas ang problema. Nakagawa siya ng isang pagtuklas na pinagbabatayan ng pagtatayo ng lahat ng mga generator ng mga power plant sa mundo, na nagko-convert ng mekanikal na enerhiya sa electric current na enerhiya. Iba pang mga mapagkukunan: ang mga galvanic cell, thermo- at photocell ay nagbibigay ng kaunting bahagi ng nabuong enerhiya.
Ang electric current, katwiran ni Faraday, ay may kakayahang mag-magnetize ng mga bagay na bakal. Upang gawin ito, maglagay lamang ng isang iron bar sa loob ng coil. Maaari bang ang magnet, sa turn, ay maging sanhi ng paglitaw ng isang electric current o baguhin ang magnitude nito? Sa mahabang panahon walang mahanap.
KASAYSAYAN NG PAGTUKLAS NG PENOMENA NG ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Mga kasabihan ng Signors Nobili at Antinori mula sa magazine "Antologia"
« Kamakailan ay natuklasan ni G. Faraday ang isang bagong klase ng electrodynamic phenomena. Nagsumite siya ng memoir tungkol dito sa Royal Society of London, ngunit hindi pa nai-publish ang memoir na ito. Alam natin ang tungkol sa kanyaisang tala lamang na ipinarating ni G. Aklerk ng Academy of Sciences sa ParisDisyembre 26, 1831, batay sa isang liham na natanggap niya mula mismo kay G. Faraday.
Ang mensaheng ito ay nag-udyok kay Chevalier Antinori at sa aking sarili na agad na ulitin ang pangunahing eksperimento at pag-aralan ito mula sa iba't ibang mga punto ng view. Pinipuri namin ang aming sarili sa pag-asa na ang mga resulta na aming narating ay may kaunting kahalagahan, at samakatuwid ay nagmamadali kaming i-publish ang mga ito nang walang anumangdatimateryales, maliban sa tala na nagsilbing panimulang punto sa aming pananaliksik.»
"Ang talaarawan ni Mr. Faraday," gaya ng sabi ng tala, "ay nahahati sa apat na bahagi.
Sa una, na pinamagatang "The Excitation of Galvanic Electricity," makikita natin ang sumusunod na pangunahing katotohanan: Ang galvanic current na dumadaan sa isang metal wire ay gumagawa ng isa pang current sa paparating na wire; ang pangalawang agos ay kabaligtaran ng direksyon sa una at tumatagal lamang ng isang saglit. Kung ang excitatory current ay inalis, ang isang kasalukuyang arises sa wire sa ilalim ng impluwensya nito, kabaligtaran sa kung saan lumitaw sa ito sa unang kaso, i.e. sa parehong direksyon ng kapana-panabik na agos.
Ang ikalawang bahagi ng memoir ay nagsasabi tungkol sa mga electric current na dulot ng magnet. Sa pamamagitan ng paglapit sa mga coil magnet, gumawa si Mr. Faraday ng mga electric current; kapag ang mga coils ay tinanggal, ang mga alon ng kabaligtaran na direksyon ay lumitaw. Ang mga alon na ito ay may malakas na epekto sa galvanometer, na dumadaan, kahit na mahina, sa pamamagitan ng brine at iba pang mga solusyon. Mula dito, sinusundan na ang siyentipikong ito, gamit ang isang magnet, ay pinasigla ang mga electric current na natuklasan ni G. Ampère.
Ang ikatlong bahagi ng talaarawan ay tumutukoy sa pangunahing estado ng kuryente, na tinatawag ni G. Faraday na electromonic state.
Ang ikaapat na bahagi ay nagsasalita ng isang eksperimento bilang kakaiba bilang ito ay hindi karaniwan, na pag-aari ni G. Arago; tulad ng nalalaman, ang eksperimentong ito ay binubuo sa katotohanan na ang magnetic needle ay umiikot sa ilalim ng impluwensya ng isang umiikot na metal disk. Nalaman niya na kapag ang isang metal na disk ay umiikot sa ilalim ng impluwensya ng isang magnet, ang mga electric current ay maaaring lumitaw sa isang halaga na sapat upang makagawa ng isang bagong de-koryenteng makina mula sa disk.
MODERNONG TEORYA NG ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Ang mga electric current ay lumilikha ng magnetic field sa kanilang paligid. Maaari bang maging sanhi ng electric field ang magnetic field? Eksperimento na natagpuan ni Faraday na kapag ang magnetic flux na tumagos sa isang closed circuit ay nagbabago, isang electric current ang lumalabas dito. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na electromagnetic induction. Ang kasalukuyang nangyayari sa panahon ng hindi pangkaraniwang bagay ng electromagnetic induction ay tinatawag na inductive. Sa mahigpit na pagsasalita, kapag ang circuit ay gumagalaw sa isang magnetic field, hindi isang tiyak na kasalukuyang ay nabuo, ngunit isang tiyak na EMF. Ang isang mas detalyadong pag-aaral ng electromagnetic induction ay nagpakita na ang induction EMF na nangyayari sa anumang closed circuit ay katumbas ng rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali sa circuit na ito, na kinuha gamit ang kabaligtaran na sign.
Ang electromotive force sa circuit ay ang resulta ng pagkilos ng mga panlabas na pwersa, i.e. pwersang hindi de-kuryenteng pinanggalingan. Kapag ang isang konduktor ay gumagalaw sa isang magnetic field, ang papel ng mga panlabas na puwersa ay nilalaro ng puwersa ng Lorentz, sa ilalim ng pagkilos kung saan ang mga singil ay pinaghihiwalay, bilang isang resulta kung saan ang isang potensyal na pagkakaiba ay lilitaw sa mga dulo ng konduktor. Ang EMF ng induction sa isang conductor ay nagpapakilala sa gawain ng paglipat ng isang unit positive charge kasama ang conductor.
Ang kababalaghan ng electromagnetic induction ay sumasailalim sa pagpapatakbo ng mga electric generator. Kung ang wire frame ay pantay na pinaikot sa isang pare-parehong magnetic field, pagkatapos ay isang sapilitan kasalukuyang arises, pana-panahong binabago ang direksyon nito. Kahit na ang isang solong frame na umiikot sa isang pare-parehong magnetic field ay isang alternating current generator.
EKSPERIMENTAL NA PAG-AARAL NG MGA PENOMENA NG ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Isaalang-alang ang mga klasikal na eksperimento ng Faraday, sa tulong kung saan natuklasan ang kababalaghan ng electromagnetic induction:
Kapag ang isang permanenteng magnet ay gumagalaw, ang mga linya ng puwersa nito ay tumatawid sa mga pagliko ng coil, at isang induction current ang lumabas, kaya ang galvanometer na karayom ay lumilihis. Ang mga pagbabasa ng aparato ay nakasalalay sa bilis ng paggalaw ng magnet at sa bilang ng mga pagliko ng coil.
Sa eksperimentong ito, nagpapasa kami ng isang kasalukuyang sa unang coil, na lumilikha ng magnetic flux, at kapag ang pangalawang coil ay gumagalaw sa loob ng una, ang mga magnetic na linya ay nagsalubong, kaya nangyayari ang isang induction current.
Kapag nagsasagawa ng eksperimento No. 2, naitala na sa sandaling naka-on ang switch, lumihis ang arrow ng device at ipinakita ang halaga ng EMF, pagkatapos ay bumalik ang arrow sa orihinal na posisyon nito. Kapag ang switch ay naka-off, ang arrow ay muling lumihis, ngunit sa kabilang direksyon at ipinakita ang halaga ng EMF, pagkatapos ay bumalik sa orihinal na posisyon nito. Sa sandaling naka-on ang switch, tumataas ang kasalukuyang, ngunit lumitaw ang ilang uri ng puwersa na pumipigil sa pagtaas ng kasalukuyang. Ang puwersang ito ay nag-uudyok sa sarili, kaya tinawag itong self-induction emf. Sa oras ng pag-shutdown, ang parehong bagay ang mangyayari, tanging ang direksyon ng EMF ay nagbago, kaya ang arrow ng aparato ay lumihis sa kabaligtaran ng direksyon.
Ang karanasang ito ay nagpapakita na ang EMF ng electromagnetic induction ay nangyayari kapag ang magnitude at direksyon ng kasalukuyang pagbabago. Ito ay nagpapatunay na ang EMF ng induction, na lumilikha ng sarili nito, ay ang rate ng pagbabago ng kasalukuyang.
Sa loob ng isang buwan, eksperimentong natuklasan ni Faraday ang lahat ng mahahalagang katangian ng phenomenon ng electromagnetic induction. Ito ay nanatili lamang upang bigyan ang batas ng isang mahigpit na quantitative form at ganap na ibunyag ang pisikal na katangian ng phenomenon. Si Faraday mismo ay naunawaan na ang karaniwang bagay na tumutukoy sa hitsura ng isang induction current sa mga eksperimento na iba ang hitsura sa panlabas.
Sa isang closed conducting circuit, ang isang kasalukuyang arises kapag ang bilang ng mga magnetic induction lines na tumagos sa ibabaw na nakatali sa circuit na ito ay nagbabago. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na electromagnetic induction.
At ang mas mabilis na bilang ng mga linya ng magnetic induction ay nagbabago, mas malaki ang nagreresultang kasalukuyang. Sa kasong ito, ang dahilan para sa pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction ay ganap na walang malasakit.
Ito ay maaaring isang pagbabago sa bilang ng mga linya ng magnetic induction na tumatagos sa isang nakapirming konduktor dahil sa isang pagbabago sa kasalukuyang lakas sa isang katabing coil, at isang pagbabago sa bilang ng mga linya dahil sa paggalaw ng circuit sa isang hindi homogenous na magnetic field. , ang density ng mga linya na nag-iiba sa espasyo.
LENTZ RULE
Ang inductive current na lumitaw sa konduktor ay agad na nagsisimulang makipag-ugnayan sa kasalukuyang o magnet na nabuo nito. Kung ang isang magnet (o isang coil na may kasalukuyang) ay inilapit sa isang saradong konduktor, kung gayon ang umuusbong na induction current kasama ang magnetic field nito ay kinakailangang itaboy ang magnet (coil). Kailangang gawin ang trabaho upang mailapit ang magnet at coil. Kapag tinanggal ang magnet, nangyayari ang pagkahumaling. Ang panuntunang ito ay mahigpit na sinusunod. Isipin kung magkaiba ang mga bagay: itinulak mo ang magnet patungo sa likid, at ito mismo ay dadalusin dito. Ito ay lalabag sa batas ng konserbasyon ng enerhiya. Pagkatapos ng lahat, ang mekanikal na enerhiya ng magnet ay tataas at sa parehong oras ay lilitaw ang isang kasalukuyang, na sa kanyang sarili ay nangangailangan ng paggasta ng enerhiya, dahil ang kasalukuyang ay maaari ring gumana. Ang electric current na sapilitan sa generator armature, na nakikipag-ugnayan sa magnetic field ng stator, ay nagpapabagal sa pag-ikot ng armature. Kaya lamang, upang paikutin ang armature, kinakailangan na gumawa ng trabaho, mas malaki, mas malaki ang kasalukuyang lakas. Dahil sa gawaing ito, lumilitaw ang isang inductive current. Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na kung ang magnetic field ng ating planeta ay napakalaki at lubos na hindi magkakatulad, kung gayon ang mabilis na paggalaw ng pagsasagawa ng mga katawan sa ibabaw nito at sa atmospera ay magiging imposible dahil sa matinding pakikipag-ugnayan ng kasalukuyang sapilitan sa katawan kasama nito. patlang. Ang mga katawan ay gumagalaw tulad ng sa isang siksik na malapot na daluyan at sa parehong oras ay malakas na pinainit. Ni ang mga eroplano o rocket ay hindi maaaring lumipad. Ang isang tao ay hindi mabilis na maigalaw ang alinman sa kanyang mga braso o binti, dahil ang katawan ng tao ay isang mahusay na konduktor.
Kung ang coil kung saan ang kasalukuyang ay sapilitan ay nakatigil na may kaugnayan sa katabing coil na may alternating kasalukuyang, tulad ng, halimbawa, sa isang transpormer, at pagkatapos ay sa kasong ito ang direksyon ng induction kasalukuyang ay dictated sa pamamagitan ng batas ng konserbasyon ng enerhiya. Ang kasalukuyang ito ay palaging nakadirekta sa paraang ang magnetic field na nilikha nito ay may posibilidad na bawasan ang kasalukuyang mga pagkakaiba-iba sa pangunahin.
Ang pagtanggi o pagkahumaling ng isang magnet sa pamamagitan ng isang likid ay nakasalalay sa direksyon ng kasalukuyang induction sa loob nito. Samakatuwid, ang batas ng konserbasyon ng enerhiya ay nagpapahintulot sa amin na bumalangkas ng isang panuntunan na tumutukoy sa direksyon ng kasalukuyang induction. Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang eksperimento: ang paglapit ng magnet sa coil at ang pagtanggal nito? Sa unang kaso, ang magnetic flux (o ang bilang ng mga magnetic induction lines na tumatagos sa mga liko ng coil) ay tumataas (Fig. a), at sa pangalawang kaso ay bumababa ito (Fig. b). Bukod dito, sa unang kaso, ang mga linya ng induction B "ng magnetic field na nilikha ng induction current na lumitaw sa coil ay lumabas sa itaas na dulo ng coil, dahil ang coil ay nagtataboy sa magnet, at sa pangalawang kaso. , sa kabaligtaran, pumasok sila sa dulong ito. Ang mga linyang ito ng magnetic induction sa figure ay ipinapakita gamit ang isang stroke .
Ngayon ay nakarating na tayo sa pangunahing punto: na may pagtaas sa magnetic flux sa pamamagitan ng mga liko ng coil, ang induction current ay may direksyon na ang magnetic field na nilikha nito ay pumipigil sa paglago ng magnetic flux sa pamamagitan ng mga liko ng coil. Pagkatapos ng lahat, ang induction vector ng field na ito ay nakadirekta laban sa field induction vector, ang pagbabago nito ay bumubuo ng electric current. Kung ang magnetic flux sa pamamagitan ng coil ay humina, pagkatapos ang inductive current ay lumilikha ng magnetic field na may induction, na nagpapataas ng magnetic flux sa pamamagitan ng mga liko ng coil.
Ito ang kakanyahan ng pangkalahatang tuntunin para sa pagtukoy ng direksyon ng inductive current, na naaangkop sa lahat ng kaso. Ang panuntunang ito ay itinatag ng Russian physicist na si E.X. Lenz (1804-1865).
Ayon sa panuntunan ni Lenz, ang inductive current na nangyayari sa isang closed circuit ay may direksyon na ang magnetic flux na nilikha nito sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali ng circuit ay may posibilidad na pigilan ang pagbabago sa flux na bumubuo ng kasalukuyang ito. O, ang induction current ay may direksyon na pinipigilan nito ang sanhi nito.
Sa kaso ng mga superconductor, ang kabayaran para sa mga pagbabago sa panlabas na magnetic flux ay magiging kumpleto. Ang flux ng magnetic induction sa pamamagitan ng isang ibabaw na nakatali ng isang superconducting circuit ay hindi nagbabago sa lahat ng oras sa ilalim ng anumang mga kondisyon.
BATAS NG ELECTROMAGNETIC INDUCTION
electromagnetic induction faraday lenz
Ipinakita ng mga eksperimento ni Faraday na ang lakas ng sapilitan na kasalukuyang ako i sa isang conducting circuit ay proporsyonal sa rate ng pagbabago sa bilang ng mga magnetic induction lines na tumatagos sa ibabaw na nakatali sa circuit na ito. Mas tiyak, ang pahayag na ito ay maaaring mabalangkas gamit ang konsepto ng magnetic flux.
Ang magnetic flux ay malinaw na binibigyang kahulugan bilang ang bilang ng mga linya ng magnetic induction na tumatagos sa isang ibabaw na may isang lugar S. Samakatuwid, ang rate ng pagbabago ng numerong ito ay walang iba kundi ang rate ng pagbabago ng magnetic flux. Kung sa maikling panahon t Ang magnetic flux ay nagbabago sa D F, kung gayon ang rate ng pagbabago ng magnetic flux ay katumbas ng.
Samakatuwid, ang isang pahayag na sumusunod nang direkta mula sa karanasan ay maaaring buuin tulad ng sumusunod:
ang lakas ng kasalukuyang induction ay proporsyonal sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali ng contour:
Alalahanin na ang isang electric current ay lumalabas sa circuit kapag ang mga panlabas na puwersa ay kumikilos sa mga libreng singil. Ang gawain ng mga puwersang ito kapag gumagalaw ang isang positibong singil sa isang closed circuit ay tinatawag na electromotive force. Dahil dito, kapag ang magnetic flux ay nagbabago sa ibabaw na nakatali sa contour, lumilitaw ang mga panlabas na puwersa dito, ang pagkilos na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang EMF, na tinatawag na EMF ng induction. Tukuyin natin ito ng titik E ako.
Ang batas ng electromagnetic induction ay partikular na binuo para sa EMF, at hindi para sa kasalukuyang lakas. Sa pagbabalangkas na ito, ang batas ay nagpapahayag ng kakanyahan ng kababalaghan, na hindi nakasalalay sa mga katangian ng mga konduktor kung saan nangyayari ang kasalukuyang induction.
Ayon sa batas ng electromagnetic induction (EMR), ang EMF ng induction sa isang closed loop ay katumbas ng ganap na halaga sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali ng loop:
Paano isaalang-alang ang direksyon ng kasalukuyang induction (o ang tanda ng induction EMF) sa batas ng electromagnetic induction alinsunod sa panuntunan ng Lenz?
Ang figure ay nagpapakita ng isang closed loop. Isasaalang-alang namin ang positibong direksyon ng pag-bypass sa contour na pakaliwa. Ang normal sa tabas ay bumubuo ng isang kanang tornilyo na may direksyon ng bypass. Ang tanda ng EMF, ibig sabihin, tiyak na gawain, ay nakasalalay sa direksyon ng mga panlabas na puwersa na may paggalang sa direksyon ng pag-bypass sa circuit.
Kung magkasabay ang mga direksyong ito, kung gayon E i > 0 at, ayon dito, ako i > 0. Kung hindi, negatibo ang EMF at kasalukuyang lakas.
Hayaang ang magnetic induction ng panlabas na magnetic field ay nakadirekta sa normal sa contour at tumaas sa paglipas ng panahon. Pagkatapos F> 0 at > 0. Ayon sa panuntunan ni Lenz, ang induction current ay lumilikha ng magnetic flux F" < 0. Линии индукции B"Ang magnetic field ng induction current ay ipinapakita sa figure na may gitling. Samakatuwid, ang induction current ako i ay nakadirekta clockwise (laban sa positibong bypass direksyon) at ang induction emf ay negatibo. Samakatuwid, sa batas ng electromagnetic induction, dapat mayroong isang minus sign:
Sa International System of Units, ang batas ng electromagnetic induction ay ginagamit upang itatag ang yunit ng magnetic flux. Ang yunit na ito ay tinatawag na weber (Wb).
Mula noong EMF ng induction E Ang i ay ipinahayag sa volts, at ang oras ay nasa segundo, pagkatapos ay mula sa Weber EMP law ay maaaring matukoy tulad ng sumusunod:
ang magnetic flux sa pamamagitan ng ibabaw na nakatali ng isang closed loop ay 1 Wb, kung, na may pare-parehong pagbaba sa flux na ito sa zero sa 1 s, isang induction emf na katumbas ng 1 V ay lilitaw sa circuit: 1 Wb \u003d 1 V 1 s .
PRAKTIKAL NA APPLICATION NG MGA PENOMENA NG ELECTROMAGNETIC INDUCTION
Broadcasting
Ang isang alternating magnetic field, na nasasabik sa pagbabago ng kasalukuyang, ay lumilikha ng isang electric field sa nakapaligid na espasyo, na kung saan ay nakaka-excite ng magnetic field, at iba pa. Parehong bumubuo sa isa't isa, ang mga patlang na ito ay bumubuo ng isang solong variable na electromagnetic field - isang electromagnetic wave. Ang pagkakaroon ng arisen sa lugar kung saan mayroong isang wire na may kasalukuyang, ang electromagnetic field ay nagpapalaganap sa espasyo sa bilis ng liwanag -300,000 km / s.
Magnetotherapy
Sa frequency spectrum iba't ibang lugar ang inookupahan ng mga radio wave, liwanag, x-ray at iba pang electromagnetic radiation. Ang mga ito ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng patuloy na magkakaugnay na mga electric at magnetic field.
Synchrophasotrons
Sa kasalukuyan, ang magnetic field ay nauunawaan bilang isang espesyal na anyo ng bagay na binubuo ng mga sisingilin na particle. Sa modernong pisika, ang mga sinag ng mga sisingilin na particle ay ginagamit upang tumagos nang malalim sa mga atomo upang pag-aralan ang mga ito. Ang puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang gumagalaw na sisingilin na particle ay tinatawag na Lorentz force.
Mga metro ng daloy - metro
Ang pamamaraan ay batay sa aplikasyon ng batas ng Faraday para sa isang konduktor sa isang magnetic field: sa daloy ng isang electrically conductive liquid na gumagalaw sa isang magnetic field, ang isang EMF ay na-induce na proporsyonal sa bilis ng daloy, na binago ng elektronikong bahagi sa isang de-koryenteng analog / digital na signal.
DC generator
Sa mode ng generator, ang armature ng makina ay umiikot sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na sandali. Sa pagitan ng mga pole ng stator mayroong isang pare-pareho ang magnetic flux na tumagos sa armature. Ang mga armature winding conductor ay gumagalaw sa isang magnetic field at, samakatuwid, ang isang EMF ay sapilitan sa kanila, ang direksyon kung saan ay maaaring matukoy ng "kanang kamay" na panuntunan. Sa kasong ito, ang isang positibong potensyal ay lumitaw sa isang brush na may kaugnayan sa pangalawa. Kung ang isang load ay konektado sa mga terminal ng generator, ang kasalukuyang ay dadaloy dito.
Ang EMR phenomenon ay malawakang ginagamit sa mga transformer. Isaalang-alang natin ang device na ito nang mas detalyado.
MGA TRANSFORMERS
Transformer (mula sa lat. transformo - transform) - isang static na electromagnetic device na mayroong dalawa o higit pang inductively coupled windings at idinisenyo upang i-convert ang isa o higit pang AC system sa isa o higit pang AC system sa pamamagitan ng electromagnetic induction.
Ang imbentor ng transpormer ay ang siyentipikong Ruso na si P.N. Yablochkov (1847 - 1894). Noong 1876, ginamit ni Yablochkov ang isang induction coil na may dalawang windings bilang isang transpormer upang palakasin ang mga electric candle na kanyang naimbento. Ang Yablochkov transformer ay may bukas na core. Ang mga closed-core na mga transformer, na katulad ng mga ginagamit ngayon, ay lumitaw nang maglaon, noong 1884. Sa pag-imbento ng transpormer, lumitaw ang isang teknikal na interes sa alternating current, na hindi pa nalalapat hanggang sa panahong iyon.
Ang mga transformer ay malawakang ginagamit sa paghahatid ng elektrikal na enerhiya sa malalayong distansya, ang pamamahagi nito sa pagitan ng mga receiver, pati na rin sa iba't ibang pagwawasto, pagpapalakas, pagbibigay ng senyas at iba pang mga aparato.
Ang pagbabagong-anyo ng enerhiya sa transpormer ay isinasagawa ng isang alternating magnetic field. Ang transpormer ay isang core ng manipis na mga plate na bakal na insulated mula sa isa't isa, kung saan dalawa, at kung minsan ay mas maraming windings (coils) ng insulated wire ang inilalagay. Ang paikot-ikot na kung saan ang pinagmulan ng AC elektrikal na enerhiya ay konektado ay tinatawag na pangunahing paikot-ikot, ang natitirang mga paikot-ikot ay tinatawag na pangalawa.
Kung tatlong beses na higit pang mga liko ang nasugatan sa pangalawang paikot-ikot ng transpormer kaysa sa pangunahin, kung gayon ang magnetic field na nilikha sa core ng pangunahing paikot-ikot, na tumatawid sa mga liko ng pangalawang paikot-ikot, ay lilikha ng tatlong beses na mas maraming boltahe dito.
Gamit ang isang transpormer na may reverse turns ratio, maaari mong kasing dali at simpleng makakuha ng pinababang boltahe.
Saperpektong equation ng transpormer
Ang perpektong transpormer ay isang transpormer na walang pagkawala ng enerhiya para sa pagpainit ng mga windings at winding leakage flux. Sa isang perpektong transpormer, ang lahat ng mga linya ng puwersa ay dumadaan sa lahat ng mga pagliko ng parehong mga paikot-ikot, at dahil ang nagbabagong magnetic field ay bumubuo ng parehong EMF sa bawat pagliko, ang kabuuang EMF na sapilitan sa paikot-ikot ay proporsyonal sa kabuuang bilang ng mga pagliko nito. Binabago ng naturang transpormer ang lahat ng papasok na enerhiya mula sa pangunahing circuit sa isang magnetic field at pagkatapos ay sa enerhiya ng pangalawang circuit. Sa kasong ito, ang papasok na enerhiya ay katumbas ng na-convert na enerhiya:
Kung saan ang P1 ay ang agarang halaga ng kapangyarihan na ibinibigay sa transpormer mula sa pangunahing circuit,
Ang P2 ay ang agarang halaga ng kapangyarihan na na-convert ng transpormer na pumapasok sa pangalawang circuit.
Ang pagsasama-sama ng equation na ito sa ratio ng mga boltahe sa mga dulo ng windings, nakuha namin ang equation para sa isang perpektong transpormer:
Kaya, nakuha namin na sa isang pagtaas sa boltahe sa mga dulo ng pangalawang paikot-ikot na U2, ang kasalukuyang ng pangalawang circuit I2 ay bumababa.
Upang i-convert ang paglaban ng isang circuit sa paglaban ng isa pa, kailangan mong i-multiply ang halaga sa pamamagitan ng parisukat ng ratio. Halimbawa, ang paglaban ng Z2 ay konektado sa mga dulo ng pangalawang paikot-ikot, ang pinababang halaga nito sa pangunahing circuit ay magiging
Ang panuntunang ito ay may bisa din para sa pangalawang circuit:
Pagtatalaga sa mga diagram
Sa mga diagram, ang transpormer ay ipinahiwatig bilang mga sumusunod:
Ang gitnang makapal na linya ay tumutugma sa core, 1 ay ang pangunahing paikot-ikot (karaniwan ay nasa kaliwa), 2.3 ay ang pangalawang paikot-ikot. Ang bilang ng mga kalahating bilog sa ilang magaspang na pagtatantya ay sumisimbolo sa bilang ng mga pagliko ng paikot-ikot (mas maraming mga liko - higit pang kalahating bilog, ngunit walang mahigpit na proporsyonalidad).
MGA APLIKASYON NG TRANSFORMER
Ang mga transformer ay malawakang ginagamit sa industriya at pang-araw-araw na buhay para sa iba't ibang layunin:
1. Para sa paghahatid at pamamahagi ng elektrikal na enerhiya.
Karaniwan, sa mga planta ng kuryente, ang mga alternating current generator ay bumubuo ng de-koryenteng enerhiya sa boltahe na 6-24 kV, at kumikita ang pagpapadala ng kuryente sa malalayong distansya sa mas mataas na boltahe (110, 220, 330, 400, 500, at 750 kV) . Samakatuwid, sa bawat planta ng kuryente, naka-install ang mga transformer na nagpapataas ng boltahe.
Ang pamamahagi ng elektrikal na enerhiya sa pagitan ng mga pang-industriya na negosyo, mga pamayanan, sa mga lungsod at kanayunan, pati na rin sa loob ng mga pang-industriya na negosyo, ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga linya ng overhead at cable, sa boltahe na 220, 110, 35, 20, 10 at 6 kV. Samakatuwid, ang mga transformer ay dapat na mai-install sa lahat ng mga node ng pamamahagi na nagpapababa ng boltahe sa 220, 380 at 660 V
2. Upang ibigay ang nais na circuit para sa paglipat sa mga balbula sa mga converter device at upang tumugma sa boltahe sa output at input ng converter. Ang mga transformer na ginagamit para sa mga layuning ito ay tinatawag na mga transformer.
3. Para sa iba't ibang teknolohikal na layunin: welding (welding transformers), power supply ng electrothermal installations (electric furnace transformers), atbp.
4. Para sa pagpapagana ng iba't ibang mga circuit ng mga kagamitan sa radyo, mga elektronikong kagamitan, mga aparato sa komunikasyon at automation, mga kasangkapan sa bahay, para sa paghihiwalay ng mga de-koryenteng circuit ng iba't ibang mga elemento ng mga aparatong ito, para sa pagtutugma ng boltahe, atbp.
5. Upang isama ang mga instrumento sa pagsukat ng elektrikal at ilang mga aparato (relay, atbp.) sa mga de-koryenteng circuit na may mataas na boltahe o sa mga circuit kung saan dumadaan ang malalaking alon, upang mapalawak ang mga limitasyon sa pagsukat at matiyak ang kaligtasan ng kuryente. Ang mga transformer na ginagamit para sa mga layuning ito ay tinatawag na pagsukat.
KONGKLUSYON
Ang kababalaghan ng electromagnetic induction at ang mga espesyal na kaso nito ay malawakang ginagamit sa electrical engineering. Ginagamit upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya kasabay na mga generator. Ang mga transformer ay ginagamit upang pataasin o pababain ang boltahe ng AC. Ang paggamit ng mga transformer ay ginagawang posible ang matipid na paglipat ng kuryente mula sa mga power plant patungo sa mga node ng pagkonsumo.
BIBLIOGRAPIYA:
1. Kurso sa pisika, aklat-aralin para sa mga unibersidad. T.I. Trofimova, 2007.
2. Mga Batayan ng teorya ng mga circuit, G.I. Atabekov, Lan, St. Petersburg, - M., - Krasnodar, 2006.
3. Mga de-koryenteng makina, L.M. Piotrovsky, L., Enerhiya, 1972.
4. Mga transformer ng kapangyarihan. Sangguniang aklat / Ed. S.D. Lizunova, A.K. Lokhanin. M.: Energoizdat 2004.
5. Disenyo ng mga transformer. A.V. Sapozhnikov. M.: Gosenergoizdat. 1959.
6. Pagkalkula ng mga transformer. Textbook para sa mga unibersidad. P.M. Tikhomirov. Moscow: Enerhiya, 1976.
7. Physics - aklat-aralin para sa mga teknikal na paaralan, may-akda V.F. Dmitriev, edisyon ng Moscow "Higher School" 2004.
Naka-host sa Allbest.ru
Mga Katulad na Dokumento
Pangkalahatang konsepto, ang kasaysayan ng pagtuklas ng electromagnetic induction. Ang koepisyent ng proporsyonalidad sa batas ng electromagnetic induction. Pagbabago ng magnetic flux sa halimbawa ng Lenz device. Solenoid inductance, pagkalkula ng density ng enerhiya ng magnetic field.
lecture, idinagdag noong 10/10/2011
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction. Pagsisiyasat ng pag-asa ng magnetic flux sa magnetic induction. Praktikal na aplikasyon ng phenomenon ng electromagnetic induction: broadcasting, magnetotherapy, synchrophasotrons, electric generators.
abstract, idinagdag noong 11/15/2009
Magtrabaho sa paglipat ng isang konduktor na may kasalukuyang sa isang magnetic field. Pag-aaral ng phenomenon ng electromagnetic induction. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng induction current sa isang pare-pareho at alternating magnetic field. Ang likas na katangian ng electromotive force ng electromagnetic induction. Batas ni Faraday.
pagtatanghal, idinagdag noong 09/24/2013
Ang electromagnetic induction ay ang phenomenon ng pagbuo ng vortex electric field sa pamamagitan ng alternating magnetic field. Ang kasaysayan ng pagtuklas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ni Michael Faraday. Induction alternator. Formula para sa pagtukoy ng electromotive force ng induction.
abstract, idinagdag noong 12/13/2011
Electromagnetic induction. Ang batas ni Lenz, electromotive force. Mga pamamaraan para sa pagsukat ng magnetic induction at magnetic boltahe. Eddy currents (Mga alon ng Foucault). Pag-ikot ng frame sa isang magnetic field. Self-induction, kasalukuyang kapag isinasara at binubuksan ang circuit. Mutual induction.
term paper, idinagdag noong 11/25/2013
Ang mga de-koryenteng makina tulad ng kung saan ang pagbabagong-anyo ng enerhiya ay nangyayari bilang isang resulta ng kababalaghan ng electromagnetic induction, ang kasaysayan at pangunahing yugto ng pag-unlad, mga tagumpay sa larangang ito. Paglikha ng isang de-koryenteng motor na may posibilidad ng praktikal na aplikasyon.
abstract, idinagdag 06/21/2012
Mga katangian ng vortex electric field. Analytical na paliwanag ng mga eksperimentong katotohanan. Mga batas ng electromagnetic induction at Ohm. Phenomena ng pag-ikot ng eroplano ng polariseysyon ng liwanag sa isang magnetic field. Mga pamamaraan para sa pagkuha ng kasalukuyang induction. Paglalapat ng tuntunin ni Lenz.
pagtatanghal, idinagdag noong 05/19/2014
Pagkabata at kabataan ni Michael Faraday. Pagsisimula sa Royal Institution. Ang unang independiyenteng pag-aaral ng M. Faraday. Batas ng electromagnetic induction, electrolysis. Faraday's disease, kamakailang eksperimentong gawain. Kahalagahan ng mga natuklasan ni M. Faraday.
abstract, idinagdag noong 06/07/2012
Isang maikling sketch ng buhay, personal at malikhaing pag-unlad ng mahusay na English physicist na si Michael Faraday. Ang pananaliksik ni Faraday sa larangan ng electromagnetism at ang kanyang pagtuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction, ang pagbabalangkas ng batas. Mga eksperimento sa kuryente.
abstract, idinagdag 04/23/2009
Ang panahon ng pag-aaral ni Michael Faraday, ang kanyang unang independiyenteng pananaliksik (mga eksperimento sa pagtunaw ng mga bakal na naglalaman ng nickel). Ang paglikha ng isang English physicist ng unang modelo ng isang electric motor, ang pagtuklas ng electromagnetic induction at ang mga batas ng electrolysis.
Broadcasting
Ang isang alternating magnetic field, na nasasabik sa pagbabago ng kasalukuyang, ay lumilikha ng isang electric field sa nakapaligid na espasyo, na kung saan ay nakaka-excite ng magnetic field, at iba pa. Parehong bumubuo sa isa't isa, ang mga patlang na ito ay bumubuo ng isang solong variable na electromagnetic field - isang electromagnetic wave. Ang pagkakaroon ng arisen sa lugar kung saan mayroong isang wire na may kasalukuyang, ang electromagnetic field ay nagpapalaganap sa espasyo sa bilis ng liwanag -300,000 km / s.
Magnetotherapy
Sa frequency spectrum iba't ibang lugar ang inookupahan ng mga radio wave, liwanag, x-ray at iba pang electromagnetic radiation. Ang mga ito ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng patuloy na magkakaugnay na mga electric at magnetic field.
Synchrophasotrons
Sa kasalukuyan, ang magnetic field ay nauunawaan bilang isang espesyal na anyo ng bagay na binubuo ng mga sisingilin na particle. Sa modernong pisika, ang mga sinag ng mga sisingilin na particle ay ginagamit upang tumagos nang malalim sa mga atomo upang pag-aralan ang mga ito. Ang puwersa kung saan kumikilos ang isang magnetic field sa isang gumagalaw na sisingilin na particle ay tinatawag na Lorentz force.
Mga metro ng daloy - metro
Ang pamamaraan ay batay sa aplikasyon ng batas ng Faraday para sa isang konduktor sa isang magnetic field: sa daloy ng isang electrically conductive liquid na gumagalaw sa isang magnetic field, ang isang EMF ay na-induce na proporsyonal sa bilis ng daloy, na binago ng elektronikong bahagi sa isang de-koryenteng analog / digital na signal.
DC generator
Sa mode ng generator, ang armature ng makina ay umiikot sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na sandali. Sa pagitan ng mga pole ng stator mayroong isang pare-pareho ang magnetic flux na tumagos sa armature. Ang mga armature winding conductor ay gumagalaw sa isang magnetic field at, samakatuwid, ang isang EMF ay sapilitan sa kanila, ang direksyon kung saan ay maaaring matukoy ng "kanang kamay" na panuntunan. Sa kasong ito, ang isang positibong potensyal ay lumitaw sa isang brush na may kaugnayan sa pangalawa. Kung ang isang load ay konektado sa mga terminal ng generator, ang kasalukuyang ay dadaloy dito.
mga transformer
Ang mga transformer ay malawakang ginagamit sa paghahatid ng elektrikal na enerhiya sa malalayong distansya, ang pamamahagi nito sa pagitan ng mga receiver, pati na rin sa iba't ibang pagwawasto, pagpapalakas, pagbibigay ng senyas at iba pang mga aparato.
Ang pagbabagong-anyo ng enerhiya sa transpormer ay isinasagawa ng isang alternating magnetic field. Ang transpormer ay isang core ng manipis na mga plate na bakal na insulated mula sa isa't isa, kung saan dalawa, at kung minsan ay mas maraming windings (coils) ng insulated wire ang inilalagay. Ang paikot-ikot na kung saan ang pinagmulan ng AC elektrikal na enerhiya ay konektado ay tinatawag na pangunahing paikot-ikot, ang natitirang mga paikot-ikot ay tinatawag na pangalawa.
Kung tatlong beses na higit pang mga liko ang nasugatan sa pangalawang paikot-ikot ng transpormer kaysa sa pangunahin, kung gayon ang magnetic field na nilikha sa core ng pangunahing paikot-ikot, na tumatawid sa mga liko ng pangalawang paikot-ikot, ay lilikha ng tatlong beses na mas maraming boltahe dito.
Gamit ang isang transpormer na may reverse turns ratio, maaari mong kasing dali at simpleng makakuha ng pinababang boltahe.
Praktikal na aplikasyon ng electromagnetic induction
Ang phenomenon ng electromagnetic induction ay pangunahing ginagamit upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa electric current energy. Para sa layuning ito, mag-apply mga alternator(mga induction generator).
| kasalanan |
| - |
| PERO |
| AT |
| MULA SA |
| T |
| F |
| kanin. 4.6 |
ang paggulong paikot-ikot sa pamamagitan ng brush-contact apparatus, magnetizes ang rotor, at sa kasong ito isang electromagnet na may hilaga at timog pole ay nabuo.
Sa stator ng generator mayroong tatlong windings ng alternating current, na na-offset ang isang kamag-anak sa isa pa ng 120 0 at magkakaugnay ayon sa isang tiyak na switching circuit.
Kapag ang isang nasasabik na rotor ay umiikot sa tulong ng isang singaw o haydroliko na turbine, ang mga pole nito ay dumadaan sa ilalim ng mga paikot-ikot na stator, at ang isang electromotive na puwersa na nagbabago ayon sa isang harmonic na batas ay na-induce sa kanila. Dagdag pa, ang generator, ayon sa isang tiyak na pamamaraan ng elektrikal na network, ay konektado sa mga node ng pagkonsumo ng kuryente.
Kung ililipat mo ang kuryente mula sa mga generator ng mga istasyon patungo sa mga mamimili sa pamamagitan ng mga linya ng kuryente nang direkta (sa boltahe ng generator, na medyo maliit), kung gayon ang malaking pagkalugi ng enerhiya at boltahe ay magaganap sa network (bigyang-pansin ang mga ratios 
, 
). Samakatuwid, para sa matipid na transportasyon ng kuryente, kinakailangan upang bawasan ang kasalukuyang lakas. Gayunpaman, dahil ang ipinadala na kapangyarihan ay nananatiling hindi nagbabago, ang boltahe ay dapat
pagtaas ng parehong salik habang bumababa ang kasalukuyang.
Sa mamimili ng kuryente, sa turn, ang boltahe ay dapat na bawasan sa kinakailangang antas. Ang mga de-koryenteng aparato kung saan ang boltahe ay tumaas o bumaba ng isang naibigay na bilang ng beses ay tinatawag mga transformer. Ang gawain ng transpormer ay batay din sa batas ng electromagnetic induction.
| kasalanan |
| kasalanan |
| t |
| N |
| t |
| - |
| = |
| . |
| kasalanan |
| kasalanan |
| t |
| N |
| t |
| - |
| = |
Pagkatapos 
Sa makapangyarihang mga transformer, ang mga resistensya ng coil ay napakaliit,
samakatuwid, ang mga boltahe sa mga terminal ng pangunahin at pangalawang windings ay humigit-kumulang katumbas ng EMF:
saan k- ratio ng pagbabago. Sa k<1 (
) ang transpormer ay pagpapalaki, sa k>1 (
) ang transpormer ay pagpapababa.
Kapag nakakonekta sa pangalawang paikot-ikot ng isang load transpormer, ang kasalukuyang ay dadaloy sa loob nito. Sa pagtaas ng konsumo ng kuryente ayon sa batas
pagtitipid ng enerhiya, dapat tumaas ang enerhiyang ibinibigay ng mga generator ng istasyon, ibig sabihin
Nangangahulugan ito na sa pamamagitan ng pagtaas ng boltahe sa isang transpormer
sa k beses, posibleng bawasan ang kasalukuyang lakas sa circuit ng parehong halaga (sa kasong ito, ang pagkalugi ng Joule ay bumaba ng k 2 beses).
Paksa 17. Mga Batayan ng teorya ni Maxwell para sa electromagnetic field. Mga electromagnetic wave
Noong dekada 60. ika-19 na siglo Ang Ingles na siyentipiko na si J. Maxwell (1831-1879) ay nagbubuod ng mga batas na itinatag ng eksperimento ng mga electric at magnetic field at lumikha ng isang kumpletong pinag-isang teorya ng electromagnetic field. Pinapayagan ka nitong magpasya ang pangunahing gawain ng electrodynamics: hanapin ang mga katangian ng electromagnetic field ng isang naibigay na sistema ng mga singil at agos ng kuryente.
Ipinagpalagay iyon ni Maxwell ang anumang alternating magnetic field ay nagpapasigla sa isang vortex electric field sa nakapalibot na espasyo, ang sirkulasyon nito ay ang sanhi ng emf ng electromagnetic induction sa circuit:
(5.1)
Ang equation (5.1) ay tinatawag Pangalawang equation ni Maxwell. Ang kahulugan ng equation na ito ay ang pagbabago ng magnetic field ay bumubuo ng isang vortex electric field, at ang huli, naman, ay nagiging sanhi ng pagbabago ng magnetic field sa nakapalibot na dielectric o vacuum. Dahil ang magnetic field ay nilikha ng isang electric current, kung gayon, ayon kay Maxwell, ang vortex electric field ay dapat isaalang-alang bilang isang tiyak na kasalukuyang,
na dumadaloy pareho sa isang dielectric at sa isang vacuum. Tinawag ni Maxwell ang agos na ito kasalukuyang bias.
Kasalukuyang displacement, tulad ng sumusunod mula sa teorya ni Maxwell
at ang mga eksperimento ni Eichenwald, ay lumilikha ng parehong magnetic field gaya ng conduction current.
Sa kanyang teorya, ipinakilala ni Maxwell ang konsepto buong agos katumbas ng kabuuan
conduction at displacement currents. Samakatuwid, ang kabuuang kasalukuyang density
Ayon kay Maxwell, ang kabuuang kasalukuyang sa circuit ay palaging sarado, iyon ay, ang kasalukuyang pagpapadaloy lamang ang pumuputol sa mga dulo ng mga konduktor, at sa dielectric (vacuum) sa pagitan ng mga dulo ng konduktor mayroong isang displacement current na nagsasara ng kasalukuyang pagpapadaloy.
Ipinakilala ang konsepto ng kabuuang kasalukuyang, ginawang pangkalahatan ni Maxwell ang vector circulation theorem (o ):
(5.6)
Ang equation (5.6) ay tinatawag Ang unang equation ni Maxwell sa integral form. Ito ay isang pangkalahatang batas ng kabuuang kasalukuyang at nagpapahayag ng pangunahing posisyon ng electromagnetic theory: Ang mga displacement current ay lumilikha ng parehong magnetic field gaya ng mga conduction currents.
Ang pinag-isang macroscopic na teorya ng electromagnetic field na nilikha ni Maxwell ay naging posible, mula sa isang pinag-isang punto ng view, hindi lamang upang ipaliwanag ang mga electrical at magnetic phenomena, ngunit upang mahulaan ang mga bago, ang pagkakaroon nito ay kasunod na nakumpirma sa pagsasanay (halimbawa, ang pagtuklas ng electromagnetic waves).
Sa pagbubuod ng mga probisyon na tinalakay sa itaas, ipinakita namin ang mga equation na bumubuo sa batayan ng electromagnetic theory ni Maxwell.
1. Theorem sa sirkulasyon ng magnetic field vector:
Ang equation na ito ay nagpapakita na ang mga magnetic field ay maaaring malikha alinman sa pamamagitan ng paglipat ng mga singil (electric currents) o sa pamamagitan ng alternating electric field.
2. Ang electric field ay maaaring parehong potensyal () at vortex (), kaya ang kabuuang lakas ng field 
. Dahil ang sirkulasyon ng vector ay katumbas ng zero, kung gayon ang sirkulasyon ng vector ng kabuuang lakas ng patlang ng kuryente
Ang equation na ito ay nagpapakita na ang mga pinagmumulan ng electric field ay maaaring hindi lamang electric charges, kundi pati na rin ang time-varying magnetic fields.
3. 
,
4. 
nasaan ang density ng singil ng volume sa loob ng saradong ibabaw; ay ang tiyak na kondaktibiti ng sangkap.
Para sa mga nakatigil na field ( E= const , B= const) Ang mga equation ni Maxwell ay nasa anyo
iyon ay, ang mga mapagkukunan ng magnetic field sa kasong ito ay lamang
conduction currents, at ang mga pinagmumulan ng electric field ay mga electric charge lamang. Sa partikular na kaso, ang mga electric at magnetic field ay independiyente sa isa't isa, na ginagawang posible na mag-aral nang hiwalay permanente electric at magnetic field.
Paggamit ng kilala mula sa pagsusuri ng vector Stokes at Gauss theorems, maiisip ng isa ang kumpletong sistema ng mga equation ni Maxwell sa differential form(nailalarawan ang field sa bawat punto sa espasyo):
(5.7)
Malinaw, ang mga equation ni Maxwell hindi simetriko tungkol sa mga electric at magnetic field. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang kalikasan
May mga singil sa kuryente, ngunit walang mga magnetic charge.
Ang mga equation ni Maxwell ay ang pinaka-pangkalahatang equation para sa electrical
at mga magnetic field sa media sa pahinga. Sila ay gumaganap ng parehong papel sa teorya ng electromagnetism bilang mga batas ni Newton sa mekanika.
electromagnetic wave tinatawag na alternating electromagnetic field na nagpapalaganap sa kalawakan na may hangganan na bilis.
Ang pagkakaroon ng mga electromagnetic wave ay sumusunod sa mga equation ni Maxwell, na binuo noong 1865 batay sa isang generalization ng mga empirical na batas ng electrical at magnetic phenomena. Ang isang electromagnetic wave ay nabuo dahil sa interconnection ng alternating electric at magnetic field - ang isang pagbabago sa isang field ay humahantong sa isang pagbabago sa isa pa, iyon ay, mas mabilis na nagbabago ang magnetic field induction sa oras, mas malaki ang lakas ng electric field, at vice versa. Kaya, para sa pagbuo ng matinding electromagnetic waves, kinakailangan upang pukawin ang mga electromagnetic oscillations ng isang sapat na mataas na dalas. Bilis ng phase Natutukoy ang mga electromagnetic wave
elektrikal at magnetic na katangian ng daluyan:
Sa isang vacuum ( 
) ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave ay tumutugma sa bilis ng liwanag; sa bagay 
, kaya naman ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa bagay ay palaging mas mababa kaysa sa vacuum.
Ang mga electromagnetic wave ay gupit na alon –
oscillations ng mga vector at nagaganap sa magkabilang patayo na mga eroplano, at ang mga vector, at bumubuo ng isang kanang kamay na sistema. Sumusunod din ito mula sa mga equation ni Maxwell na sa isang electromagnetic wave ang mga vectors at palaging nag-o-oscillate sa parehong mga phase, at ang mga instant na halaga. E at H sa anumang punto ay nauugnay sa kaugnayan
Plane electromagnetic wave equation sa vector form:
(6.66)
| y |
| z |
| x |
| kanin. 6.21 |
Upang makilala ang paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng anumang alon sa pisika, tinatawag ang isang dami ng vector density ng daloy ng enerhiya. Ito ay ayon sa bilang na katumbas ng dami ng enerhiya na inilipat sa bawat yunit ng oras sa pamamagitan ng isang unit area na patayo sa direksyon kung saan
lumalaganap ang alon. Ang direksyon ng vector ay tumutugma sa direksyon ng paglipat ng enerhiya. Ang halaga ng density ng enerhiya ng flux ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagpaparami ng density ng enerhiya sa bilis ng alon
Ang density ng enerhiya ng electromagnetic field ay ang kabuuan ng density ng enerhiya ng electric field at ang density ng enerhiya ng magnetic field:
(6.67)
Ang pag-multiply ng energy density ng isang electromagnetic wave sa pamamagitan ng phase velocity nito, nakuha namin ang energy flux density
(6.68)
Ang mga vector at ay magkaparehong patayo at bumubuo ng isang kanang kamay na sistema na may direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Samakatuwid ang direksyon
vector 
tumutugma sa direksyon ng paglipat ng enerhiya, at ang modulus ng vector na ito ay tinutukoy ng kaugnayan (6.68). Samakatuwid, ang enerhiya flux density vector ng isang electromagnetic wave ay maaaring katawanin bilang isang produkto ng vector
(6.69)
Tawag ng vector Umov-Poynting vector.
Mga panginginig ng boses at alon
Paksa 18. Libreng harmonic vibrations
Ang mga paggalaw na may ilang antas ng pag-uulit ay tinatawag pagbabagu-bago.
Kung ang mga halaga ng mga pisikal na dami na nagbabago sa proseso ng paggalaw ay paulit-ulit sa mga regular na agwat, kung gayon ang naturang paggalaw ay tinatawag periodical (ang paggalaw ng mga planeta sa paligid ng Araw, ang paggalaw ng isang piston sa silindro ng isang internal combustion engine, atbp.). Ang isang oscillatory system, anuman ang pisikal na katangian nito, ay tinatawag osileytor. Ang isang halimbawa ng isang oscillator ay isang oscillating weight na sinuspinde sa isang spring o thread.
Full swingtinatawag ang isang kumpletong cycle ng oscillatory motion, pagkatapos nito ay paulit-ulit sa parehong pagkakasunud-sunod.
Ayon sa paraan ng paggulo, ang mga vibrations ay nahahati sa:
· libre(intrinsic) na nagaganap sa system na ipinakita sa sarili nito malapit sa posisyon ng equilibrium pagkatapos ng ilang unang epekto;
· pilit nagaganap sa ilalim ng pana-panahong panlabas na pagkilos;
· parametric, nagaganap kapag binabago ang anumang parameter ng oscillatory system;
· self-oscillations nagaganap sa mga sistema na independiyenteng kumokontrol sa daloy ng mga panlabas na impluwensya.
Ang anumang oscillatory na paggalaw ay nailalarawan malawak A - ang maximum na paglihis ng oscillating point mula sa posisyon ng equilibrium.
Ang mga oscillations ng isang punto na nagaganap na may pare-pareho ang amplitude ay tinatawag walang basa, at pagbabagu-bago na may unti-unting pagbaba ng amplitude – kumukupas.
Ang oras na kinakailangan para sa isang kumpletong oscillation na maganap ay tinatawag panahon(T).
Dalas Ang periodic oscillations ay ang bilang ng kumpletong oscillations bawat yunit ng oras. Unit ng dalas ng oscillation - hertz(Hz). Ang Hertz ay ang dalas ng mga oscillations, ang panahon kung saan ay katumbas ng 1 s: 1 Hz = 1 s -1 .
paikoto pabilog na dalas Ang periodic oscillations ay ang bilang ng kumpletong oscillations na nangyayari sa isang oras 2p na may: 
.
\u003d rad / s.
Ang batas ng electromagnetic induction ay sumasailalim sa modernong electrical engineering, gayundin sa radio engineering, na, sa turn, ay bumubuo ng core ng modernong industriya, na ganap na nagbago sa ating buong sibilisasyon. Ang praktikal na aplikasyon ng electromagnetic induction ay nagsimula lamang kalahating siglo pagkatapos ng pagtuklas nito. Noong panahong iyon, medyo mabagal pa rin ang pag-unlad ng teknolohiya. Ang dahilan kung bakit ang electrical engineering ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa lahat ng ating modernong buhay ay dahil ang kuryente ay ang pinaka-maginhawang anyo ng enerhiya at ito ay tiyak dahil sa batas ng electromagnetic induction. Pinapadali ng huli ang pagkuha ng kuryente mula sa mekanikal na enerhiya (mga generator), upang flexible na ipamahagi at maihatid ang enerhiya (mga transformer) at i-convert ito pabalik sa mekanikal na enerhiya (electric motor) at iba pang mga uri ng enerhiya, at lahat ng ito ay nangyayari nang may napakataas na kahusayan. . Mga 50 taon na ang nakalilipas, ang pamamahagi ng enerhiya sa pagitan ng mga kagamitan sa makina sa mga pabrika ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang kumplikadong sistema ng mga shaft at belt drive - ang kagubatan ng mga transmisyon ay isang katangiang detalye ng pang-industriyang "interior" noong panahong iyon. Ang mga modernong kagamitan sa makina ay nilagyan ng mga compact electric motor na pinapakain sa pamamagitan ng isang nakatagong sistema ng mga kable ng kuryente.
Ang modernong industriya ay gumagamit ng isang sistema ng supply ng kuryente na sumasaklaw sa buong bansa, at kung minsan ay ilang mga kalapit na bansa.
Nagsisimula ang power supply system sa isang power generator. Ang pagpapatakbo ng generator ay batay sa direktang paggamit ng batas ng electromagnetic induction. Sa eskematiko, ang pinakasimpleng generator ay isang nakatigil na electromagnet (stator), sa larangan kung saan umiikot ang isang coil (rotor). Ang alternating current na nasasabik sa rotor winding ay inalis sa tulong ng mga espesyal na movable contact - mga brush. Dahil mahirap na magpasa ng malaking kapangyarihan sa pamamagitan ng paglipat ng mga contact, ang isang baligtad na generator circuit ay madalas na ginagamit: ang isang umiikot na electromagnet ay nagpapasigla sa kasalukuyang sa nakatigil na stator windings. Kaya, binago ng generator ang mekanikal na enerhiya ng pag-ikot ng rotor sa kuryente. Ang huli ay hinihimok ng alinman sa thermal energy (steam o gas turbine) o mekanikal na enerhiya (hydro turbine).
Sa kabilang dulo ng power supply system ay may iba't ibang actuator na gumagamit ng kuryente, ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang electric motor (electric motor). Ang pinakakaraniwan, dahil sa pagiging simple nito, ay ang tinatawag na asynchronous na motor, na naimbento nang nakapag-iisa noong 1885-1887. Httalian physicist Ferraris at ang sikat na Croatian engineer na si Tesla (USA). Ang stator ng naturang makina ay isang kumplikadong electromagnet na lumilikha ng isang umiikot na patlang. Ang pag-ikot ng patlang ay nakamit gamit ang isang sistema ng windings kung saan ang mga alon ay phase shifted. Sa pinakasimpleng kaso, sapat na na kumuha ng superposisyon ng dalawang field sa patayong direksyon, na inilipat sa phase ng 90° (Fig. VI.10).
Ang nasabing patlang ay maaaring isulat bilang isang kumplikadong expression:
na kumakatawan sa isang dalawang-dimensional na vector ng pare-pareho ang haba, umiikot pakaliwa na may dalas na o. Kahit na ang formula (53.1) ay katulad ng kumplikadong representasyon ng alternating current sa § 52, ang pisikal na kahulugan nito ay iba. Sa kaso ng alternating current, tanging ang tunay na bahagi ng kumplikadong expression ang may tunay na halaga, ngunit dito ang kumplikadong halaga ay kumakatawan sa isang dalawang-dimensional na vector, at ang yugto nito ay hindi lamang ang yugto ng mga oscillations ng mga bahagi ng alternating field, ngunit nailalarawan din ang direksyon ng field vector (tingnan ang Fig. VI.10).
Sa teknolohiya, ang isang medyo mas kumplikadong pamamaraan ng pag-ikot ng field ay karaniwang ginagamit sa tulong ng tinatawag na tatlong-phase na kasalukuyang, i.e. tatlong mga alon, ang mga phase na kung saan ay inilipat ng 120 ° na may kaugnayan sa bawat isa. Ang mga alon na ito ay lumikha ng isang magnetic field sa tatlong direksyon, pinaikot ang isang kamag-anak sa isa sa isang anggulo ng 120 ° (Fig. VI.11). Tandaan na ang naturang tatlong-phase na kasalukuyang ay awtomatikong nakuha sa mga generator na may katulad na pag-aayos ng mga windings. Ang three-phase current, na malawakang ginagamit sa teknolohiya, ay naimbento
kanin. VI.10. Scheme para sa pagkuha ng umiikot na magnetic field.
kanin. VI.11. Scheme ng isang asynchronous na motor. Para sa pagiging simple, ang rotor ay ipinapakita bilang isang solong pagliko.
noong 1888 ng namumukod-tanging Russian electrical engineer na si Dolivo-Dobrovolsky, na nagtayo sa Germany sa batayan na ito ng unang teknikal na linya ng kuryente sa mundo.
Ang rotor winding ng isang induction motor ay binubuo sa pinakasimpleng kaso ng mga short-circuited na pagliko. Ang isang alternating magnetic field ay nagpapahiwatig ng isang kasalukuyang sa mga coils, na humahantong sa pag-ikot ng rotor sa parehong direksyon tulad ng magnetic field. Alinsunod sa panuntunan ni Lenz, ang rotor ay may posibilidad na "catch up" sa umiikot na magnetic field. Para sa isang naka-load na motor, ang bilis ng rotor ay palaging mas mababa kaysa sa field, dahil kung hindi, ang induction EMF at ang kasalukuyang sa rotor ay magiging zero. Samakatuwid ang pangalan - asynchronous motor.
Gawain 1. Hanapin ang bilis ng pag-ikot ng rotor ng isang induction motor depende sa load.
Ang equation para sa kasalukuyang sa isang pagliko ng rotor ay may anyo
kung saan - ang angular velocity ng field sliding na may kaugnayan sa rotor, ay nagpapakilala sa oryentasyon ng coil na may kaugnayan sa field, ang lokasyon ng coil sa rotor (Fig. VI.12, a). Pagpasa sa mga kumplikadong dami (tingnan ang § 52), nakuha namin ang solusyon (53.2)
Ang metalikang kuwintas na kumikilos sa isang likid sa parehong magnetic field ay
kanin. VI.12. Sa problema ng isang asynchronous na motor. a - isang pagliko ng rotor winding sa isang "sliding" field; b - katangian ng pag-load ng makina.
Karaniwan, ang rotor winding ay naglalaman ng isang malaking bilang ng mga pantay-pantay na puwang na mga pagliko, upang ang pagsasama-sama ng higit sa 9 ay maaaring mapalitan ng pagsasama, bilang isang resulta na nakukuha namin para sa kabuuang metalikang kuwintas sa motor shaft
kung saan ang bilang ng mga pagliko ng rotor. Ang dependency graph ay ipinapakita sa Fig. VI.12, b. Ang maximum na torque ay tumutugma sa slip frequency Tandaan na ang ohmic resistance ng rotor ay nakakaapekto lamang sa slip frequency, ngunit hindi ang maximum na torque ng motor. Ang negatibong dalas ng slip (ang rotor ay "umalampas" sa field) ay tumutugma sa generator mode. Upang mapanatili ang mode na ito, kinakailangan na gumastos ng panlabas na enerhiya, na na-convert sa elektrikal na enerhiya sa mga windings ng stator.
Para sa isang ibinigay na metalikang kuwintas, ang dalas ng slip ay hindi maliwanag, ngunit ang mode lamang ang matatag
Ang pangunahing elemento ng mga sistema para sa pag-convert at pagdadala ng kuryente ay isang transpormer na nagbabago sa boltahe ng AC. Para sa malayuang paghahatid ng kuryente, kapaki-pakinabang na gamitin ang pinakamataas na posibleng boltahe, na limitado lamang sa pagkasira ng pagkakabukod. Sa kasalukuyan, ang mga linya ng paghahatid ay gumagana na may boltahe na humigit-kumulang Para sa isang naibigay na kapangyarihang ipinadala, ang kasalukuyang nasa linya ay inversely proportional sa boltahe, at ang mga pagkalugi sa linya ay bumabagsak bilang parisukat ng boltahe. Sa kabilang banda, higit na mababa ang mga boltahe ay kinakailangan para sa mga mamimili ng kuryente, pangunahin para sa mga kadahilanan ng pagiging simple ng disenyo (pagkakabukod), pati na rin ang kaligtasan. Samakatuwid ang pangangailangan para sa pagbabago ng boltahe.
Karaniwan ang isang transpormer ay binubuo ng dalawang windings sa isang karaniwang core ng bakal (Fig. VI. 13). Ang isang iron core ay kailangan sa isang transpormer upang mabawasan ang stray flux at samakatuwid ay mas mahusay na flux linkage sa pagitan ng mga windings. Dahil ang bakal ay isa ring konduktor, pumasa ito sa isang variable
kanin. V1.13. Schematic ng isang AC transpormer.
kanin. VI.14. Scheme ng Rogowski belt. Ang putol-putol na linya ay may kondisyong nagpapakita ng landas ng pagsasama.
magnetic field lamang sa mababaw na lalim (tingnan ang § 87). Samakatuwid, ang mga core ng mga transformer ay kailangang gawin laminated, iyon ay, sa anyo ng isang hanay ng mga manipis na plates electrically nakahiwalay mula sa isa't isa. Para sa dalas ng kapangyarihan na 50 Hz, ang karaniwang kapal ng plato ay 0.5 mm. Para sa mga transformer sa mataas na frequency (sa radio engineering), kailangan mong gumamit ng napakanipis na mga plate (mm) o ferrite core.
Gawain 2. Sa anong boltahe dapat na insulated ang mga core plate ng transformer?
Kung ang bilang ng mga plate sa core at ang boltahe sa bawat pagliko ng paikot-ikot na transpormer, kung gayon ang boltahe sa pagitan ng mga katabing plate
Sa pinakasimpleng kaso ng kawalan ng nakakalat na daloy, ang EMF ratio sa parehong windings ay proporsyonal sa bilang ng kanilang mga pagliko, dahil ang induction EMF bawat pagliko ay tinutukoy ng parehong pagkilos ng bagay sa core. Kung, bilang karagdagan, ang mga pagkalugi sa transpormer ay maliit, at ang paglaban ng pagkarga ay malaki, kung gayon ay malinaw na ang ratio ng mga boltahe sa pangunahin at pangalawang windings ay proporsyonal din. Ito ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng transpormer, na sa gayon ay ginagawang madali upang baguhin ang boltahe nang maraming beses.
Gawain 3. Hanapin ang ratio ng pagbabago ng boltahe para sa isang di-makatwirang pagkarga.
Ang pagpapabaya sa mga pagkalugi sa transpormer at pagtagas (ideal na transpormer), isinusulat namin ang equation para sa mga alon sa mga windings sa anyo (sa mga yunit ng SI)
kung saan ang complex load resistance (tingnan ang § 52) at ang expression (51.2) ay ginagamit para sa induction EMF ng isang complex circuit. Sa tulong ng kaugnayan (51.6); mahahanap mo ang ratio ng pagbabago ng boltahe nang hindi nilulutas ang mga equation (53.6), ngunit sa pamamagitan lamang ng paghahati ng mga ito sa isa't isa:
Ang ratio ng pagbabago ay lumalabas na pantay, samakatuwid, sa ratio lamang ng bilang ng mga pagliko sa anumang pagkarga. Ang pag-sign ay depende sa pagpili ng simula at pagtatapos ng windings.
Upang mahanap ang kasalukuyang ratio ng pagbabago, kailangan mong lutasin ang system (53.7), bilang isang resulta kung saan nakukuha namin
Sa pangkalahatang kaso, ang koepisyent ay lumalabas na ilang kumplikadong halaga, ibig sabihin, lumilitaw ang isang phase shift sa pagitan ng mga alon sa mga windings. Ang interes ay ang espesyal na kaso ng isang maliit na pagkarga. Pagkatapos, ibig sabihin, ang ratio ng mga alon ay nagiging kabaligtaran ng ratio ng mga boltahe.
Ang transpormer mode na ito ay maaaring gamitin upang sukatin ang mataas na alon (kasalukuyang transpormer). Ito ay lumalabas na ang parehong simpleng pagbabago ng mga alon ay napanatili din para sa isang di-makatwirang pag-asa ng kasalukuyang sa oras na may isang espesyal na disenyo ng kasalukuyang transpormer. Sa kasong ito, ito ay tinatawag na Rogowski coil (Fig. VI.14) at ito ay isang flexible closed solenoid ng di-makatwirang hugis na may pare-parehong paikot-ikot. Ang pagpapatakbo ng sinturon ay batay sa batas ng konserbasyon ng sirkulasyon ng magnetic field (tingnan ang § 33): kung saan ang pagsasama ay ginaganap kasama ang tabas sa loob ng sinturon (tingnan ang Fig. VI.14), ay ang kabuuang sinusukat na kasalukuyang natatakpan ng sinturon. Ipagpalagay na ang mga nakahalang na sukat ng sinturon ay sapat na maliit, maaari nating isulat ang induction emf na na-induce sa sinturon tulad ng sumusunod:
kung saan ang cross section ng belt, a ay ang winding density, ang parehong mga halaga ay ipinapalagay na pare-pareho sa kahabaan ng belt; sa loob ng sinturon, kung ang density ng paikot-ikot ng sinturon at ang cross section nito 50 ay pare-pareho sa haba (53.9).
Ang isang simpleng conversion ng boltahe ng kuryente ay posible lamang para sa alternating current. Tinutukoy nito ang mapagpasyang papel nito sa modernong industriya. Sa mga kaso kung saan kinakailangan ang direktang kasalukuyang, ang mga makabuluhang paghihirap ay lumitaw. Halimbawa, sa mga ultra-long-range na mga linya ng paghahatid ng kuryente, ang paggamit ng direktang kasalukuyang ay nagbibigay ng mga makabuluhang pakinabang: nababawasan ang pagkawala ng init, dahil walang epekto sa balat (tingnan ang § 87) at walang resonant
(wave) transients kapag i-on - off ang transmission line, ang haba nito ay nasa pagkakasunud-sunod ng wavelength ng alternating current (6000 km para sa pang-industriyang frequency na 50 Hz). Ang kahirapan ay nakasalalay sa pagwawasto ng mataas na boltahe na alternating current sa isang dulo ng linya ng paghahatid at pagbaligtad nito sa kabilang linya.
