Когда виток повернётся на 180о (положение5), ЭДС уменьшится до нуля. При переходе через это положение направление ЭДС изменится на противоположное, в чём нетрудно убедиться, применив правило правой руки. Значения ЭДС теперь будут откладываться вниз от горизонтальной оси. В положении 7 (точка 7 на графике) ЭДС, оставаясь по знаку отрицательной, достигает наибольшего значения, которое по абсолютной величине равно ЭДС, соответствующей положению 3. При дальнейшем вращении витка ЭДС по абсолютной величине начнёт уменьшаться и в положении 9, соответствующем повороту рамки на 360о, становится равным нулю.
Соединив плавной кривой точки 1 – 9, получим график изменения ЭДС при вращении проводника в однородном магнитном поле.
Как видно из вышеизложенного, в любом положении витка зависимость ЭДС от угла выражается в виде соотношения
e = B∙l∙v∙sin a.
В этой формуле индукция В, длина
проводника lи
линейная скорость vвращения
проводника являются постоянными величинами, и характер изменения ЭДС
определяется только изменением sina. Следовательно, полученный график представляет собой
кривую зависимости синуса угла a от
самого угла. Такая кривая называется синусоидой, а величины,
изменяющиеся по синусоиде, называются синусоидальными.
Рис. 17. Получение синусоидальной ЭДС в генераторе переменного тока.
Таким образом, при вращении проводника с постоянной скоростью в однородном магнитном поле получаем синусоидальную ЭДС. При замыкании щёток на сопротивление R по цепи будет протекать ток, который также изменяется по синусоиде.
Амплитудное значение ЭДС (величина ЭДС в положениях 3 и 7) определяется формулой
E = B∙l∙v.
Выразим мгновенное значение ЭДС, пользуясь этим соотношением через его амплитудное значение:
e = Em ∙sin a.
Аналогично выражается зависимость между мгновенным и амплитудным значениями тока:
i =Im ∙sin a.
Примерные контрольные вопросы
1. Какой ток называется переменным?
2. Какой отрезок времени называется периодом?
3. Какие значения периодически изменяющихся величин называются мгновенными, а какие – амплитудными?
4. Устройство простейшего генератора переменного тока.
5. Объясните процесс получения синусоидальной ЭДС, пользуясь рисунком 17, с математическим выражением мгновенных значений ЭДС в конкретных положениях витка генератора.
6. Каким параметром определятся характер изменения ЭДС?
7. Математическое выражение зависимости между мгновенными и амплитудными значениями ЭДС и тока.
2. Частота переменного тока
Период Т представляет собой время, в течении которого переменный ток совершает полный цикл изменений. Период измеряется в секундах.
Величина обратная периоду, 1/Т выражает число периодов в секунду, т.е. число полных циклов, совершаемых током за одну секунду, и называется частотой переменного тока (обозначается буквой f)
f = 1/Т,
откуда
Т = 1/f.
Частота измеряется в герцах (Гц). 1 Гц соответствует частоте 1 период в 1 секунду.
Кроме частоты, переменный ток характеризуется угловой частотой, которая определяется отношением угла поворота витка, соответствующего полному циклу изменений ЭДС, ко времени этого цикла, т.е. к периоду,
ω = 2π/Т,
или
ω = 2πf.
В технике применяются переменные токи различных частот. Для промышленных установок в России и странах Европы принята частота 50 Гц. Аналогичные установки в США работают на переменном токе частотой 60 Гц. Для электротермии (нагрев, плавление, закалка) используются токи частотой от 50 до 108 Гц. В радиотехнике применяются частоты от 104 до 1011 Гц.
Примерные контрольные вопросы
1. Характеристика периода и частоты переменного тока.
2. Единица измерения частоты переменного тока.
3. Что такое угловая частота переменного тока и её математическое выражение?
4. Величина промышленной частоты в Российской Федерации, в странах Европы и в США.
5. Какие частоты используются в электротермических процессах и в радиотехнике?
3. Фаза и сдвиг фаз
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.