Электромагнитные силы

Электромагнитные силы

Электромагнитные силы

Электромагнитные силы являются наиболее распространенными в природной среде. Благодаря им мы можем видеть друг друга, поскольку свет также является проявлением электромагнитного взаимодействия.

Действия электромагнитных сил подчиняются фундаментальным законам взаимодействия заряженных частиц и тел. Электромагнитные силы возникают между элементарными частицами, которые имеют электрический заряд.

Электромагнитное взаимодействие возникает и реализуется только при помощи электромагнитного поля.

Электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем

Энергия, которая заключена в магнитное поле, проявляет себя при помощи электромагнитных сил, что возникают при взаимодействии движущихся электрических зарядов и магнитного поля.

Электромагнитная сила, которая возникает в магнитном поле при движении электрического заряда, действует на поле в направлении, что перпендикулярно направлению и движению силовых линий, а также стремится вытолкнуть заряд за его пределы.

Если в магнитное поле поместить проводник с током $I$, то между магнитным полем и электронами, которые проходят по проводнику, возникнут электромагнитные силы, что образуют результирующую силу $F$, стремящуюся вытолкнуть из магнитного поля проводник.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Электромагнитную силу можно определить при помощи закона Ампера. Он сформулирован так: электромагнитная сила, которая действует на проводник с электрическим током, что находится в магнитном поле и располагается перпендикулярно направлению данного поля, равна произведению индукции поля $B$, силы тока $I$ и длины проводника $ l $.

$F = IBl$

По правилу левой руки можно определить направление действия силы $F$: левая рука располагается так, чтобы магнитные линии входили прямо в ладонь, а четыре вытянутых пальца совмещались с направлением электрического тока – тогда большой палец, что расположен под прямым углом, укажет направление действия силы.

Сила возникнет только в том случае, если проводник располагается под некоторым углом или перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Если проводник располагается вдоль силовых линий магнитного поля, то электромагнитная сила приравнивается нулю.

Чтобы изменить направление электромагнитной силы, нужно изменить направление магнитного поля или направление электрического тока в проводнике.

Электромагнитная сила $F$ возникает при взаимодействии магнитного поля и проводника с током. Ее возникновение наглядно можно представить как результат взаимодействия магнитных полей.

Собственное круговое магнитное поле возникает вокруг проводника с электрическим током, оно будет складываться с внешним полем.

При этом справа от проводника, в котором силовые линии поля совпадают с внешними линиями магнитного поля, осуществляется разрежение силовых магнитных линий.

Замечание 2

Силовые линии магнитного поля обладают свойством упругости, которое напоминает свойство резиновых нитей, что стремятся сократиться по длине и вытолкнуть проводник из места сгущения силовых линий в сторону их разрежения. В результате этого и возникает электромагнитная сила $F$.

Если в магнитное поле поместить не проводник, а катушку или виток с током, и расположить их вертикально, то используя правило левой руки, можно определить, что электромагнитные силы, действующие на них, направляются в разные стороны. В результате взаимодействия двух сил возникает вращающий момент $M$, который приведет к повороту катушки или витка.

$M = FD$, где $D$ — это расстояние между сторонами катушки или витка.

Виток будет вращаться в магнитном поле, пока не займет положение, что будет перпендикулярным силовым линиям поля. Для того чтобы увеличить вращающий момент в электродвигателях, применяется не один виток, а несколько.

Виды электромагнитных сил

Определение 1

Электромагнитные силы – это силы, которые действуют между телами по причине того, что эти тела состоят из заряженных движущихся частиц, между которыми действуют магнитные и электрические силы.

К электромагнитным силам можно отнести:

  • сила трения $ \vec{ F_{тр}} $;
  • сила упругости $ \vec{ F_{упр}} $;
  • вес тела $ \vec{ P} $.

Определение 2

Сила трения $ \vec{ F_{тр}} $ — это электромагнитная сила, которая возникает вследствие того, что соприкасающиеся тела имеют неровные поверхности.

Сила трения всегда направлена в сторону, которая противоположна движению. Она не имеет точки приложения. Существует два вида силы трения:

  1. Сила трения покоя. Она возникает при относительном покое тел, иными словами, когда соприкасающиеся тела относительно друг друга абсолютно неподвижны. Сила трения покоя по величине всегда приравнивается внешней силе и направляется в противоположную сторону. Она не может превышать максимального значения $F_{тр.\ max} = \mu N$.
  2. Если внешняя сила, которая приложена к телу, становится больше $F_{тр.\ max}$, то случается проскальзывание. Сила трения в таком случае имеет название «сила трения скольжения».

Сила трения скольжения определяется по следующей формуле:

$F_{тр.} = \mu N$, где

  • $ \mu $ — это коэффициент трения (безразмерная величина), который зависит только от материала изготовления тел и степени их обработки;
  • $ N$ — это сила реакции опоры.

Кроме вышеперечисленных сил трения также можно выделить электромагнитные силы вязкого трения и силы трения качения.

Определение 3

Сила упругости $ \vec{ F_{упр}} $ — это электромагнитная сила, которая возникает при упругой деформации в теле.

Она направляется противоположно деформации. Модуль силы упругости можно вычислить по формуле:

$ |F_{упр}| = k \delta l$, где

  • $k$ — жесткость пружины;
  • $\delta l$ — это деформация.

Также к электромагнитным силам можно отнести вес тела.

Определение 4

Вес тела $ \vec{ P} $ – это электромагнитная сила, с которой тело воздействует на другие тела по причине его притяжения к поверхности Земли.

Если тело находится в состоянии покоя относительно вертикали или движется вверх или вниз равномерно, то его вес приравнивается к силе тяжести:

$P = mg$

Если тело движется вверх с замедлением или вниз с ускорением, то его вес значительно меньше силы тяжести. Найти его можно по следующей формуле:

$P= m (g-a)$

Если тело падает свободно, то наступает невесомое состояние. Вес тела в таком случае приравнивается нулю:

$P = 0$

Если тело опускается вниз с замедлением или движется вверх с ускорением, то его вес превышает силу тяжести. Найти вес тела можно по формуле:

$P = m(g + a)$

В таком случае отношение веса тела к силе тяжести можно назвать перегрузкой.

Формулу веса тела, которое движется равноускорено через векторную разность, в общем случае можно выразить в таком виде:

$\vec{P} = m(\vec{g} -\vec{a})$

Электромагнитные силы в природе

Огромную совокупность электромагнитных процессов охватывает классическая теория электричества. Среди основных типов взаимодействий (гравитационные, электромагнитные, ядерные и слабые) электромагнитные силы занимают первое место по разнообразию проявлений и частоте встречаемости.

Упругая сила пара имеет электромагнитную природу, поэтому смена «столетия пара» на «столетие электричества» означает лишь смену эпохи, когда люди не могли управлять и воздействовать на электромагнитные силы, на ту эпоху, где человечество распоряжается этими силами на свое усмотрение.

Электромагнитные силы, которые существуют в природе, перечислить сложно. Благодаря им определяется устойчивость атомов, происходит объединение атомов в молекулы, обуславливается взаимодействие между ними, что приводит к образованию жидких и твердых тел. Все виды трения и упругости имеют электромагнитную природу.

Роль электрических сил имеет огромное значение в атомном ядре. При взрыве атомной бомбы в ядерном реакторе электромагнитные силы разгоняют осколки ядер, что приводит к выделению мощной энергии. Даже взаимодействие между телами происходит при помощи электромагнитных волн – радиоволн, света, а также теплового излучения.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/ponyatie_sily_v_fizike/elektromagnitnye_sily/

Электромагнетизм: определение, история открытия и применение

Электромагнитные силы

В данной статье вы узнаете что такое электромагнетизм, электромагнитное поле и электромагнитные волны.

Определение и история открытия

Электромагнетизм — это раздел физики, который занимается электричеством, магнетизмом и взаимодействием между ними. Впервые он был открыт в 19 веке и широко применяется в современном мире физики.

Электромагнетизм — это в основном наука об электромагнитных полях. Электромагнитное поле — это поле, создаваемое электрически заряженными объектами.

 Радиоволны, инфракрасные волны, ультрафиолетовые волны и рентгеновские лучи — это электромагнитные поля в определенном диапазоне частот. Электричество производится путем изменения магнитного поля.

 Это явление также называют «электромагнитной индукцией». Точно так же магнитное поле создается движением электрических зарядов.

Основной закон электромагнетизма известен как «закон индукции Фарадея». Феномен электромагнетизма был открыт в 19 веке, и это привело к открытию «специальной теории относительности» Альберта Эйнштейна. Согласно его теории, электрические и магнитные поля могли быть преобразованы друг в друга с относительным движением.

 Это явление и его применение были открыты благодаря многочисленным вкладам великих ученых и физиков, таких как Майкл Фарадей, Джеймс Клерк Максвелл, Оливер Хевисайд и Генрих Герц.

 В 1802 году итальянский ученый продемонстрировал связь между электричеством и магнетизмом, отклонив магнитную стрелку с помощью электростатических зарядов.

Электромагнетизм — это в основном гипотеза комбинированного выражения основной силы, известной как «электромагнитная сила». Эту силу можно увидеть, когда электрический заряд движется. Это движение производит магнетизм.

 Эта идея была представлена ​​Джеймсом Клерком Максвеллом, который опубликовал теорию электричества и магнетизма в 1865 году. На основе этой теории многие ученые совершили множество открытий и других эффектов.

 Электромагнетизм распространился и на область квантовой физики, где свет распространяется как волна и взаимодействует как частица.

Было доказано, что электричество может вызвать магнетизм и наоборот. Очень простой пример — это электрический трансформатор.

 Обмены происходят внутри трансформатора, который вызывает электромагнитные волны .

 Еще один факт, касающийся этих волн, заключается в том, что им не нужна среда для распространения, хотя их скорость относительно медленнее при путешествии через прозрачные вещества.

Электромагнитные волны

Электромагнитные волны были впервые обнаружены Джеймсом Клерком Максвеллом, и они были подтверждены впоследствии Генрихом Герцем.

 Впоследствии Максвелл получил волновую форму электрических и магнитных уравнений, которая показала, что электрические и магнитные поля имеют волнообразную природу.

 Факторами, которые отличают электромагнитные волны друг от друга, являются частота, амплитуда и поляризация. Например, лазерный луч когерентен, а излучение имеет только одну частоту.

 Существуют и другие типы волн, различающихся по частоте, такие как радиоволны, которые находятся на очень низких частотах, гамма-лучи и рентгеновские лучи очень высокой частоты. Электромагнитные волны могут распространяться на очень большие расстояния, и на них не влияют никакие препятствия, будь то огромные стены или башни.

Это особое взаимодействие электричества и магнетизма привело к большим достижениям в современной науке и технике, и предпринимаются усилия, чтобы узнать больше об электромагнетизме и его применениях. Другими силами являются гравитационные силы, сильные и слабые силы. Электромагнетизм также сочетается со слабой силой, известной как «электрослабая сила».

Применение электромагнетизма

Электромагнетизм имеет множество применений в современном мире науки и физики. Самым основным применением электромагнетизма является использование двигателей.

 Двигатель имеет переключатель, который непрерывно переключает полярность снаружи двигателя. Электромагнит делает то же самое. Мы можем изменить направление, просто изменив направление тока.

 Внутри двигателя есть электромагнит, но ток регулируется таким образом, что внешний магнит отталкивает его.

Еще одно очень полезное применение электромагнетизма — «машина сканирования CAT». Эта машина обычно используется в больницах для диагностики заболеваний.

 Поскольку мы знаем, что в нашем теле присутствует ток, и чем он сильнее, тем сильнее магнитное поле.

 Эта технология сканирования способна улавливать магнитные поля, и ее легко можно идентифицировать, если внутри тела присутствует большое количество электрической активности.

Работа человеческого мозга основана на электромагнетизме. Электрические импульсы вызывают операции внутри мозга, и у него есть некоторое магнитное поле. Когда два магнитных поля пересекаются друг с другом внутри мозга, возникает помеха, которая вредна для мозга.

Источник: https://meanders.ru/chto-takoe-jelektromagnetizm.shtml

§20. Электромагнитные силы, создаваемые магнитным полем

Электромагнитные силы

Проводник с током в магнитном поле. Энергия, заключенная в магнитном поле, может проявлять себя в виде электромагнитных сил, которые возникают при взаимодействии магнитного поля с движущимися электрическими зарядами.

Электромагнитная сила, возникающая при движении электрического заряда в магнитном поле, действует на него в направлении, перпендикулярном движению и направлению силовых линий, и стремится вытолкнуть заряд за пределы поля (см. рис. 34).

Если поместить в магнитное поле проводник с током I, то между электронами, проходящими по проводнику, и магнитным полем возникнут электромагнитные силы, которые, складываясь, образуют результирующую силу F, стремящуюся вытолкнуть проводник из магнитного поля (рис. 48).

Электромагнитная сила определяется законом Ампера. Он формулируется следующим образом.

Электромагнитная сила, действующая на проводник с током, находящийся в магнитном поле и расположенный перпендикулярно направлению поля, равна произведению силы тока I, индукции магнитного поля В и длины проводника l:

F = IBl (48)

Если проводник расположен под углом ? к силовым магнитным

F = BIlsin? (48′)

Чтобы получить F в ньютонах, надо В брать в теслах, I — в амперax и l — в метрах.

Направление действия силы F обычно определяют по правилу левой руки: ладонь левой руки нужно расположить так, чтобы магнитные линии входили в нее и четыре вытянутых пальца совместить с направлением тока, тогда расположенный под прямым углом большой палец укажет направление действия электромагнитной силы. Сила F возникает только в том случае, если проводник расположен перпендикулярно или под некоторым углом к магнитным силовым линиям поля. Если же проводник расположен вдоль силовых линий поля, то электромагнитная сила будет равна нулю.

Для того чтобы изменить направление электромагнитной силы, как следует из правила левой руки, необходимо изменить направление тока в проводнике или же направление магнитного поля.

Возникновение электромагнитной силы F при взаимодействии проводника с током и магнитного поля можно наглядно представить как результат взаимодействия двух магнитных полей.
Как известно, вокруг проводника с током возникает свое собственное круговое магнитное поле (рис.

49), которое будет складываться с внешним магнитным полем (например, постоянного магнита), в которое помещен проводник с током.

При этом справа от проводника, где силовые линии поля проводника совпадают с линиями внешнего поля, происходит сгущение силовых линий; слева от проводника, где силовые линии поля проводника направлены навстречу линиям внешнего поля, происходит разрежение силовых линий.

Магнитные силовые линии обладают свойством упругости, напоминающим свойство резиновых нитей. Стремясь сократиться по длине, они будут выталкивать проводник из области сгущения силовых линий в сторону их разрежения, т. е. справа налево. В результате возникает электромагнитная сила F.

Рис. 48. Электромагнитная сила, действующая в магнитном поле на проводник с током

Рис. 49. Сгущение и разрежение магнитных силовых линий при наличии в магнитном поле проводника с током.

Рис. 50.Электромагнитные силы,действующие в магнитном поле на виток или катушку с током.

Виток с током в магнитном поле. Если поместить в магнитное поле не проводник, а виток (или катушку) с током и расположить его вертикально (рис.

50, а), то, применяя правило левой руки к верхней и нижней сторонам витка, получим, что электромагнитные силы F, действующие на них, будут направлены в разные стороны.

В результате действия этих двух сил возникает электромагнитный вращающий момент М, который вызовет поворот витка, в данном случае по часовой стрелке. Этот момент

M = FD (49)

где D — расстояние между сторонами витка.
Виток будет поворачиваться в магнитном поле до тех пор, пока он не займет положение, перпендикулярное магнитным силовым линиям поля (рис. 50, б). При таком положении через виток будет проходить наибольший магнитный поток.

Следовательно, виток или катушка с током, внесенные во внешнее магнитное поле, всегда стремятся занять такое положение, чтобы через виток проходил возможно больший магнитный поток.

Свойство витка и катушки с током поворачиваться в магнитном поле широко используется в электротехнике; электрические двигатели и ряд электроизмерительных приборов работают по этому принципу.

Для увеличения вращающего момента в электрических двигателях применяют не один виток, а несколько. Эти витки, соединенные соответствующим образом, образуют обмотку якоря электродвигателя.

Источник: https://electrono.ru/elektromagnetizm-i-elektromagnitnaya-indukciya/20-elektromagnitnye-sily-sozdavaemye-magnitnym-polem

Электромагнитная сила — Знаешь как

Электромагнитные силы

Сила, с которой магнитное поле действует на провод с током, расположенный в этом поле, называется электромагнитной силой.

В соответствии со сказанным в предыдущем параграфе электромагнитная сила зависит от тока I, магнитной индукции В и активной длины провода l т. е. той его части, которая расположена в магнитном поле. Если провод и вектор магнитной индукции взаимно перпендикулярны, то сила имеет наибольшее значение и определяется по формуле (3-1).

Рис. 3-4. Правило левой руки

Направление электромагнитной силы определяется по правилу левой руки: расположим ладонь левой руки так, Чтобы вектор магнитной индукции входил в нее, четыре вытянутые

пальца совпадали снаправлением тока, тогда отогнутый под прямым углом большой палец левой руки укажет направление электромагнитной силы (рис. 3-4). Если угол а между проводом и направлением вектора В не равен 90°, то электромагнитная сила будет пропорциональна sin а, т. е. в этом случае

F = ВIl sin α.

Пример 3-1. В однородном магнитном поле с индукцией 1,2 тл расположен провод с активной длиной 30 см. Ток в проводе 500 а. Определить электромагнитную силу, действующую на провод, если провод перпендикулярен вектору магнитной индукции

= BIl= 1,2 • 500 • 0,3 = 180 н

или, так как 1 н = 0,102 кГ,

F= 180 • 0,102 = 18,36 кГ.

Если прямолинейный провод с током (рис. 3-5) под действием электромагнитной силы переместится на расстояние 6, параллельно самому себе, в однородном магнитном поле, перпендикулярно магнитным линиям, то электромагнитной силой будет совершена механическая работа

= = IBlb=IBS =IФ,

где S = lb — площадь описанная проводом.

Рис. 3-5. Перемещение проводника в магнитном поле на расстояние b 

Таким образом, механическая работа, совершенная электромагнитной силой при перемещении провода с током в магнитном поле, равна произведению тока на пересеченный проводом магнитный поток.

Пример 3-2. Определить работу, совершенную при перемещении провода длиной 40 см с током 200 а в однородном поле с магнитной индукцией 1,5 тл. Провод переместился в плоскости, перпендикулярной к магнитным линиям, на 25 см.

Магнитный поток, пересеченный проводом:

Ф = BS = 1,5 • 0,4 • 0,25 = 0,15 вб.

Работа, совершенная при перемещении провода:

А ФI = 0,15 • 200 = 30 дж.

Контур в магнитном поле

На рис. 3-6 показана прямоугольная катушка (рамка) с током. Стороны рамки, расположенные перпендикулярно плоскости рисунка, находятся в однородном магнитном поле. Вследствие этого на эти стороны действуют электромагнитные силы F, создающие вращающий момент.

Под действием этого вращающего момента рамка с током стремится занять положение, при котором эти силы взаимно уравновесятся (рис. 3-7), при этом поверхность, ограниченную рамкой, пронизывает наибольший магнитный поток.

Отсюда следует правило: контур с током, рас по-

Рис. 3-6. Вращающий момент; действующий на контур с током в магнитном поле.

Рис. 3-7. Электромагнитные силы, действующие на контур с током, стремятся раздвинуть стороны рамки.

ложен н ы й в магнитном поле, под действием электромагнитных сил стремится занять положение, при,котором магнитный поток, пронизывающий контур, будет наибольшим.

Движущийся электрон в магнитном поле

Ток в проводе представляет собой направленное движение свободных электронов. Электромагнитная сила, действующая на провод длиной l

F = IBl

Если число свободных электронов в объеме провода длиной l обозначим через N, то электромагнитная сила, действующая на отдельный электрон:

f = F : N

Обозначив заряд электронов Q = Nq и среднюю скорость движения электронов υ— l/t, напишем выражение электромагнитной силы, действующей на электрон, движущийся перпендикулярно магнитным линиям поля:

f = F/N = Q/t(Bl)1/N= Nq/t(Bl)1/N = Bqυ

Направление этой силы определяется по правилу левой руки, но четыре вытянутые пальца руки должны быть направлены в сторону, противоположную направлению движению электрона.

Статья на тему Электромагнитная сила

Источник: https://znaesh-kak.com/e/e/%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B0

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Электромагнитные силы

Cтраница 1

Электромагнитные силы стремятся так изменить взаимное расположение контуров, чтобы увеличить поток взаимной индукции Рё тем самым РїСЂРё неизменных токах увеличить энергию системы.  [1]

Электромагнитные силы ( Р­РњРЎ), действующие РІ индукционных печах, возбуждают движение расплава, интенсивность которого обычно РЅР° РѕРґРёРЅ или несколько РїРѕСЂСЏРґРєРѕРІ превышает интенсивность термогравитационной конвекции Рё может существеннейшим образом влиять РЅР° технологический процесс РІ печи.  [2]

Электромагнитные силы чрезвычайно широко распространены РІ РїСЂРёСЂРѕРґРµ. РћРЅРё действуют РІ атомном СЏРґСЂРµ, атоме, молекуле, между отдельными, молекулами РІ макроскопических телах.  [3]

Электромагнитные силы возникают во всех алюминиевых электролизерах, их величина пропорциональна квадрату силы тока.

РџСЂРё токе более 80 РєРђ влияние этих СЃРёР» становится значительным, Р° РЅР° ваннах большой мощности РѕРЅРѕ будет определяющим СЃ точки зрения технико-экономических показателей.  [4]

Электромагнитные силы РІ линейном двигателе РјРѕРіСѓС‚ быть определены так же, как Рё электромагнитный момент РІРѕ вращающихся машинах, РїРѕ изменению сконцентрированной РІ воздушном зазоре энергии магнитного поля РїСЂРё бесконечно малом перемещении подвижной части РІ направлении действия силы РІ условии постоянства либо токов возбуждающих контуров, либо потокосцеплений.  [5]

Электромагнитные силы РІ конечном итоге определяют РІСЃРµ свойства окружающих нас тел Рё РІСЃРµ явления РЅР° Земле.  [6]

Электромагнитные силы, производящие перемещение проводника, следует строго отличать от электродвижущих сил, стремящихся вызвать электрические токи.

Допустим, что в металлической массе произвольной формы течет ток, причем плотность тока внутри металла определяется законами электропроводности.

Другой постоянный ток течет через второй вблизи расположенный проводник. Если оба тока одинаково направлены, то оба проводника притягиваются и приближаются один к другому, если тому не препятствуют внешние силы.

Несмотря РЅР° то, что вещество РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРѕРІ Рё притягивается, токи, течение которых внутри металла может совершаться РїРѕ любому направлению, РЅРµ перемещаются внутри металла, наоборот, РёС… распределение РІ металлической массе остается неизменным, Рё РЅРё РѕРґРёРЅ РёР· РїСЂРѕРІРѕРґРЅРёРєРѕРІ РЅРµ возбуждает РІ РґСЂСѓРіРѕРј электродвижущих СЃРёР», которые изменяли Р±С‹ РІ РЅРёС… распределение токов.  [7]

Электромагнитные силы имеют определяющее влияние РЅР° движение заряженных частиц РІ областях, пространственные масштабы которых больше размеров СЏРґСЂР°, РЅРѕ меньше астрономических размеров. Р’ субатомных масштабах проявляются сильные ( ядерные) Рё слабые взаимодействия, Р° РІ астрономических — гравитационные.  [8]

Электромагнитные силы РјРѕРіСѓС‚ возникать как РїСЂРё постоянных, так Рё переменных токах.  [9]

Электромагнитные силы убывают обратно пропорционально квадрату расстояния между заряженными телами, Р° радиус действия РёС… РІ принципе бесконечен.  [10]

Электромагнитные силы ( электромагнитное взаимодействие) проявляются в природе весьма разнообразно.

�ми объясняются, например, ранее изученные силы трения, силы упругости и силы взаимодействия молекул.

Электромагнитные силы возникают между телами, которые имеют электрический заряд.

Электрический заряд ( заряд) — это РѕРґРЅРѕ РёР· свойств материи, которое проявляется РІ том, что между заряженными телами действуют силы отталкивания Рё притяжения.  [11]

Электромагнитные силы Рё мощности для слоя жидкого металла Рё стенок канала РїСЂРё этом определяются так же, как Рё для плоской машины.  [13]

Электромагнитные силы, действующие на индуктор и жидкий металл, равны по величине и об-ратны по знаку.

Нас интересует электромагнитная сила Р Р­РЈ1, действующая РЅР° жидкий металл, однако проще вычислить силу, действующую РЅР° индуктор, Рё взять ее согласно сказанному СЃ обратным знаком.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id423302p1.html

Электромагнитная сила. Понятие. Основные характеристики. Свойства электромагнитной силы. Практическое применение

Электромагнитные силы

Под электромагнитной силой понимают силу, действующую на проводники с токами, расположенные в магнитном поле. Такие силы называют также электродинамическими.

Понятие магнитной индукции, самоиндукции и взаимоиндукции. Практический смысл применения электромагнитной индукции в машиностроении.

Явление самоиндукции – это своего рода проявление закона инерции для электрических процессов. Если ток в цепи возрастает, ЭДС самоиндукции направлена навстречу току и стремится воспрепятствовать этому возрастанию. Если ток в цепи убывает, ЭДС самоиндукции направлена в сторону течения тока и стремится поддерживать его, чтобы воспрепятствовать этому убыванию.

Взаимная индукция: если две катушки с током расположить рядом, то магнитное поле каждой из них будет пронизывать контур другой. Взаимной индукцией называется явление наведения ЭДС в одном контуре при изменении тока в другом.

Генератор постоянного тока

В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь.

Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу «правой руки».

При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток.

Переменный однофазный ток. Понятие. Параметры переменного тока. Среднее или эффективное значение тока и напряжения. Период изменения фазы, частота.

В промышленности и в быту широко используется синусоидальный переменный ток. Название «синусоидальный ток» объясняется тем, что напряжение и ток в цепи изменяются по закону синуса. Часто такой ток называют просто переменным или просто синусоидальным.

переменные напряжения и токи, можно характеризовать основными четырьмя их параметрами:

период;

частота;

амплитуда;

действующее значение.

Среднее значение переменного тока — это значение такого постоянного тока, который переносит такой же заряд электричества за тот же промежуток времени, что и переменный ток.

Для переменного тока, форма которого симметрична относительно оси времени (например, синусоидальный сигнал) среднее значение тока равно нулю. Поэтому обычно под средним значением понимают средневыпрямленное, т. е. среднее значение тока после его выпрямления.

Среднее значение тока характеризует его действие, например, при зарядке аккумулятора.

Эффективное значение переменного тока — это значение постоянного тока, который, проходя через активную линейную нагрузку (скажем, резистор), выделяет за тот же промежуток времени такое же количество тепла, какое выделит в этой нагрузке переменный ток. Именно эффективное значение тока важно применительно к нагревательным приборам.

Частота

Время, в течение которого совершается один цикл колебания (полное изменение ЭДС) или один полный оборот радиуса-вектора, называется периодом колебания переменного тока Период измеряется в секундах и обозначают латинской буквой Т.

Так же нашли применение более мелкие единицы измерения периода это миллисекунда (мс)- одна тысячная секунды. Чем быстрее осуществляется изменение ЭДС, тем меньше период колебания и тем выше частота.

Поэтому, частота и период тока являются величинами, обратно пропорциональными друг другу. Математическая связь между периодом и частотой описывается формулами.

Частота обозначается латинской буквой f и выражается в периодах в секунду или в герцах Например, известно, что частота тока в электрической сети перемнного тока равна 50 Гц, то период будет равен 0,02 секунды.

10. Катушка и конденсатор в цепях переменного тока. Определение сопротивления индуктивности Хl и сопротивления ёмкости Хс в цепи переменного тока. Зависимость сопротивления от частоты тока.

Если конденсатор включить в цепь постоянного тока, то такая цепь будет разомкнутой, так как обкладки конденсатора разделяет диэлектрик, и ток в цепи идти не будет. Иначе происходит в цепи переменного тока.

Переменный ток способен течь в цепи, если она содержит конденсатор. Это происходит не из-за того, что заряды вдруг получили возможность перемещаться между пластинами конденсатора.

В цепи переменного тока происходит периодическая зарядка и разрядка конденсатора, который в нее включен благодаря действию переменного напряжения.

Катушка индуктивности в цепи переменного тока. Включение в цепь переменного тока катушки с индуктивностью L проявляется как увеличение сопротивления цепи. Объясняется это тем, что при переменном токе в катушке все время действует э. д. с. самоиндукции, ослабляющая ток.

Сопротивление XL, которое обусловливается явлением самоиндукции, называют индуктивным сопротивлением. Так как э. д. с.

само­индукции тем больше, чем больше индуктивность цепи и чем быст­рее изменяется ток, то индуктивное сопротивление прямо пропорционально индуктивности цепи L и круговой частоте переменного тока

Величина индуктивного сопротивления определяется величиной ЭДС самоиндукции, которая в свою очередь зависит от индуктивности катушки и частоты изменения напряжения в катушке.

Из формул для расчета емкостного и индуктивного сопротивлений видно, что емкостное сопротивление изменяется обратно пропорционально круговой частоте, а индуктивное сопротивление – прямо пропорционально, что отражено на графике зависимости индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока

Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 1046;

Источник: https://studopedia.net/6_100035_elektromagnitnaya-sila-ponyatie-osnovnie-harakteristiki-svoystva-elektromagnitnoy-sili-prakticheskoe-primenenie.html

Электромагнитная сила

Электромагнитные силы

Под электромагнитной силой понимают силу, действующую на проводники с токами, расположенные в магнитном поле. Такие силы называют также электродинамическими. Электродинамическая сила может быть рассчитана при известной зависимости , где — обобщенная координата (рис.2.9), согласно соотношениям

Как и в случае электрического поля, выбор знака перед производной определяется видом выражения для .

В качестве иллюстрации рассмотрим уединенный контур с током. Учитывая известные соотношения

,

получим выражение для силы, стремящейся деформировать контур

или равноценное

При наличии двух контуров с токами их полные потокосцепления

и

Выражение для энергии магнитного поля двух контуров

с учетом равенства запишется в виде

Тогда сила, стремящаяся изменить взаимное расположение контуров (например, расстояние между ними), определится выражением

В заключение рассмотрим несколько задач, иллюстрирующих изложенный выше теоретический материал.

Задача 1.По сплошному цилиндрическому проводу радиуса протекает постоянный ток , который распределяется по сечению с постоянной плотностью (рис.2.10). Определить распределение напряженности магнитного поля как функцию расстояния r от оси провода. Рассчитать внутреннюю индуктивность провода.

Решение. Линии напряженности магнитного поля, создаваемого током , представляют собой концентрические окружности, центры которых располагаются на оси проводника. На рисунке 2.10 из всего множества магнитных силовых линий изображены две линии (одна внутри провода, другая снаружи).

Напряженность магнитного поля определим на основании закона полного тока . Через произвольную точку внутри провода проведем замкнутый контур интегрирования, совпадающий с магнитной силовой линией радиуса r.

При таком выборе контура вектора и совпадают по направлению, и в силу симметрии задачи можем записать

где — часть тока провода, протекающего внутри контура . Величина при постоянной по сечению плотности тока определится как , следовательно

откуда получаем искомую зависимость в виде

Для любой точки вне проводника решение будет отличаться лишь тем, что внутри контура интегрирования протекает весь ток провода . Поэтому при зависимость напряженности магнитного поля от координаты имеет вид

График функции представлен на рисунке 2.11. Индуктивность , обусловленная магнитным потоком внутри провода (так называемая внутренняя индуктивность), определяется через потокосцепление . С целью определения рассмотрим элементарный магнитный поток , проходящий через площадку шириной и длиной ( рис.2.10 )

где — магнитная проницаемость материала провода.

Так как магнитный поток сцеплен с током , то полное внутреннее потокосцепление оказывается равным

Таким образом, внутренняя индуктивность провода

Данное выражение справедливо только при равномерном распределении тока по сечению проводника, то есть при постоянном токе. Отметим также, что внутренняя индуктивность сплошного цилиндрического провода не зависит от его радиуса. Для проводника длиной один метр, изготовленного из материала с магнитной проницаемостью (медь, алюминий), внутренняя индуктивность = 5 ×10-8 Гн.

Провод кроме внутренней индуктивности обладает внешней индуктивностью, определяемой магнитным потоком, замыкающимся вне провода. Для расчета величины этого потока необходимо задать геометрические размеры замкнутого контура, по которому протекает ток. В данном случае контур с током замыкается на бесконечности, что соответствует , стремящейся к бесконечности.

Задача 2.Кольцевая катушка прямоугольного сечения имеет витков (рис.2.12). Определить индуктивность катушки, если ее внутренний и внешний радиусы равны соответственно и , а высота .

Решение. Задачу решаем в предположении, что витки катушки тесно прилегают друг к другу. В этом случае практически все магнитные силовые линии замыкаются внутри обмотки и, имея вид концентрических окружностей, сцепляются со всеми витками. Поэтому потокосцепление где — магнитный поток сквозь поперечное сечение катушки.

Магнитный поток сквозь площадку определим как

Используя закон полного тока и выбирая контур интегрирования совпадающим с магнитной силовой линией радиуса r и охватывающей полный ток , получаем . Выражение для потока определим интегрированием по сечению в виде

Индуктивность катушки равна:

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/6_125207_elektromagnitnaya-sila.html

Booksm
Добавить комментарий