Файл: Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера.pdf

с е ч е н и е п р о в о д н и к о м с и л о в ы х л и н и й м а г ­ н и т н о г о п о л я .

В технике существует два типа электрических машин, в которых реализуются оба способа получения индуктирован­ ной э. д. с. При использовании первого способа машина содержит неподвижную систему обмоток (статор), создаю­ щих неподвижное магнитное поле, и подвижную обмотку, которая перемещается в этом поле (ротор). Такие машины получили название э л е к т р и ч е с к и х г е н е р а т о ­ р о в . При втором способе машина имеет ряд неподвижных обмоток, по одной из которых (первичная обмотка) пропус­ кается ток, изменяющийся по величине. Вокруг обмоток создается изменяющееся во времени магнитное поле, в ре­ зультате чего на всех вторичных обмотках индуктируется э.д.с. Устройства, работающие по такому принципу, полу­ чили название т р а н с ф о р м а т о р о в .

ИНДУКТИВНОСТЬ. ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА САМОИНДУКЦИИ

Свернем прямолинейный проводник в кольцевой контур и пропустим через него электрический ток. Вокруг провод­ ника возникнет магнитное поле, и внутри контура будет про­ ходить магнитный поток (рис. 20). Если ток, протекающий

получило название с а м о и н д у к ц и и .

Каждому значению тока в проводнике соответствует впол­ не определенное значение магнитного потока. Следователь­ но, магнитный поток прямо пропорционален току:

7Ф пропорционален и

38

Однако величину магнитного потока определяют также форма и размеры проводника. Прямолинейный проводник большей длины создает больший величины магнитный поток, чем такой же, но более короткий проводник. Проводник, свернутый в кольцевой контур, создает больший магнитный поток, чем прямолинейный проводник той же длины. Нако­ нец, проводник, имеющий форму катушки, способен соз­ дать еще ббльший магнитный поток. Для точного опреде­ ления величины магнитного потока в последнюю формулу вводится коэффициент пропорциональности L:

Ф = L • і.

Здесь Ф — магнитный поток; і — ток в проводнике;

L — коэффициент пропорциональности, величина которого зависит от формы и геометрических

Чем больше индуктивность проводника, тем больше при том же значении тока величина магнитного поля, созданно­ го этим проводником. Исходя из этого можно представить себе индуктивность как некоторую величину, характери­ зующую способность проводника создавать магнитное поле (сравнить со свойством системы проводников, образующих емкость, где создается электрическое поле).

Из сказанного ясно, что наибольшей индуктивностью обладает проводник, свернутый в спираль (соленоид), при­ чем чем больше витков имеет такая спираль, тем больше ее индуктивность. На величину индуктивности проводника большое влияние оказывает среда, в которой располагает­ ся данный проводник. Если внутрь соленоида (катушки) ввести стержень (сердечник), изготовленный из ферромаг­ нитного материала, то величина магнитного поля, а стало быть, и индуктивности катушки резко увеличится. Этим часто пользуются на практике, создавая катушки большой индуктивности с относительно небольшим числом витков.

Для измерения индуктивности введена единица, которая называется г е н р и . Один генри есть индуктивность про­ водника, в котором возникает э.д.с. самоиндукции, равная 1в, при равномерном изменении тока на Іа в 1 сек. Сущест­ вуют более мелкие единицы — м и л л и г е н р и (тысяч­

39

Э.д.с., образованная на концах проводника при изме­ нении тока, протекающего в этом же проводнике, называ­ ется э.д.с. с а м о и н д у к ц и и и в значительной степени определяет собой течение процессов в тех цепях, где она возникает. Определим, от чего зависит величина э.д.с. самоиндукции, для чего используем рассмотренный ранее общий закон электромагнитной индукции. Согласно этому закону величина индуктированной э.д.с. прямо пропорцио­ нальна скорости изменения магнитного потока, пронизы­ вающего данный проводник:

Это положение оказывается справедливым и для частно­ го случая, когда магнитный поток создается собственным током проводника. Если в эту общую формулу подставить выражение для магнитного потока в кольцевом контуре, то из нее можно определить величину э.д.с. самоиндукции:

ет собой математический символ, определяющий скорость изменения какой-то величины во времени. В данном слу­ чаевеличиной, изменяющейся во, времени, является произ­ ведение Li. Но индуктивность проводника — величина прак­ тически п о с т о я н н а я и во времени не изменяется. По­ этому коэффициент индуктивности L можно из-под символа вынести, а понятие «скорость изменения» отнести только к току. Тогда формула примет окончательный вид:

<26>

Из этой формулы видно, что э.д.с. самоиндукции, возни­ кающая на концах проводника, будет тем больше, чем боль­

40

ше индуктивность данного проводника и чем быстрее изменя­ ется ток, протекающий в проводнике. Знак «минус» по-преж­ нему означает, что э.д.с. самоиндукции, возникнув в резуль­ тате какого-то явления, далее начинает оказывать этому явлению тормозящее действие, противодействуя ему. Физи­ чески это означает, что причиной возникновения э.д.с. самоиндукции является изменение тока в проводнике, а э.д.с. самоиндукции, возникнув, начинает п р о т и в о- д е й с т в о в а т ь и з м е н е н и я м э т о г о т о к а .

Важность закона, отраженного в последней формуле, для практики чрезвычайно велика. Во всех электрических

индукции на концах катушки будет тоже равна нулю.

2. При включении катушки индуктивности в цепь источ­ ника тока, а также при выключении ее из цепи на концах катушки возникает э.д.с. самоиндукции, так как в эти момен­ ты времени ток в цепи резко изменяется и скорость изме­ нения тока велика. Э.д.с. самоиндукции будет тем больше, чем больше скорость изменения тока, т. е. чем быстрее производится коммутация катушки.

3.При включении катушки в цепь ток, протекающий через нее, нарастает. На концах катушки появляется э.д.с. самоиндукции, полярность которой такова, что она проти­ водействует у в е л и ч е н и ю тока в цепи.

4.При выключении катушки (при разрыве цепи) ток уменьшается. В этом случае э.д.с. самоиндукции имеет

полярность, противодействующую у м е н ь ш е н и ю тока в цепи.

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА ВЗАИМОИНДУКЦИИ

Если имеются два контура в током, расположенных близ­ ко друг от друга так, что часть магнитного потока, созда­ ваемого первым контуром, пронизывает второй контур, то

41