Вращение рамки в магнитном поле

Явление электромагнитной индукции при­меняется для преобразования механиче­ской энергии в энергию электрического тока. Для этой цели используются генера­торы, принцип действия которых можно рассмотреть на примере плоской рамки, вращающейся в однородном магнитном поле (рис. 1).

Рис. 1

Предположим, что рамка вращается в однородном магнитном поле (В = const.) равномерно с угловой скоростью w =const. Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S, в любой момент времени t, равен

Ф = ВS cos (a) = ВS cos (wt),

где a = wt – угол поворота рамки в момент времени t (в момент начала отсчета t = 0, a = 0).

При вращении рамки в ней будет возникать переменная э.д.с. индукции, изменяющаяся со временем по гармоническому закону

= ВSw sin (wt)

При sin (wt) =1 e_i максимальна, т.е.

e_мах = ВSw

Таким образом, если в однородном маг­нитном поле равномерно вращается рам­ка, то в ней возникает переменная э. д. с., изменяющаяся по гармоническому закону. Из полученной формулы видно, что e_мах зависит от В, S, w. В России принята стандарт­ная частота тока n = w/(2p) =50 Гц, поэто­му возможно лишь увеличение двух остальных величин. Для увеличения В применяют мощные постоянные магниты или в электромагнитах пропускают значи­тельный ток, а также внутрь электромаг­нита помещают сердечники из материалов с большой магнитной проницаемостью. Если вращать не один, а ряд витков, соединенных последовательно, то тем самым увеличивается S. Переменное напря­жение снимается с вращающегося витка с помощью щеток, схематически изобра­женных на рис. 1.

Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим. Если через рамку, помещенную в магнитное по­ле, пропускать электрический ток, то на нее будет дей­ствовать вращающий момент и рамка на­чнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, пред­назначенных для превращения электриче­ской энергии в механическую.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: