12.9 Принцип действия электрогенераторов и электродвигателей

Потоком вектора магнитной индукции (магнитным потоком) через площадку dSназывается скалярная физическая величина, равная , где –проекция вектора на направление нормали к площадке dS, –угол между векторами и , –вектор, модуль которого равен dS, а направление совпадает с направлением нормали nк площадке.

Поток вектора может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от знака . Поток вектора связывают с контуром, по которому течет ток. Положительное направление нормали к контуру связано с направлением тока по правилу правого винта. Поэтому магнитный поток, создаваемый контуром с током через поверхность, ограниченную им самим, всегда положителен. Поток вектора магнитной индукции через произвольную поверхность S: Если поле однородно и перпендикулярно ему расположена плоская поверхность с площадью S, то . Единица магнитного потока – вебер (Вб): 1Вб – магнитный поток, проходящий сквозь плоскую поверхность площадью 1м², расположенную перпендикулярно однородному магнитному полю, индукция которого равна 1Тл (1 Вб=1 Тлм²)

12.10 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 рассмотрим на примере плоской рамки, вращающейся в однородном (B = const) магнитном поле.

Пусть рамка вращается равномерно с угловой скоростью ω = const.

Магнитный момент, сцепленный с рамкой площадью S, в любой момент времени tравен ,

где = ωt- угол поворота рамки в момент времени t.

При вращении рамки в ней возникает переменная ЭДС индукции:

Максимальное значение ЭДС индукции Θ_max = Bsω. Тогда При равномерном вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает переменная ЭДС, изменяющаяся по гармоническому закону.

Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим. Если по рамке, помещенной в магнитное поле, пропускать электрический ток, тона нее будет действовать вращающий момент и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей.

12.11 Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в однородных электрическом и магнитном полях

Сила Лоренца – это сила, действующая на одиночный движущийся заряд в магнитном поле. Взаимная ориентация векторов имеет вид:

Следствия: а) магнитное поле не действует на заряженную частицу, если:v = 0 – частица неподвижна;v || В (sinα = 0) – частица движется вдоль линий поля;

б) при движении частицы в постоянном магнитном поле скорость ее движения изменяется лишь по направлению, абсолютная величина скорости остается неизменной, то есть сила Лоренца является центростремительной силой, вызывающей отклонение частицы в магнитном поле и частица движется по окружности;

_{в) отношение} – называется удельным зарядом; г) полная сила, действующая на движущийся заряд при одновременном наличии электрического и магнитного полей, равна: Си: