10: Електромагнітна індукція
- Page ID
- 78466
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
- 10.1: Вступ до електромагнітної індукції
- У 1820 році Ерстед показав, що електричний струм генерує магнітне поле. Але чи може магнітне поле генерувати електричний струм? На це відповіли майже одночасно і самостійно в 1831 році Джозеф Генрі в США і Майкл Фарадей у Великобританії.
- 10.2: Електромагнітна індукція та сила Лоренца
- Сила Лоренца лежить в основі спостереження, що рух мета стрижня через магнітне поле індукує різницю потенціалів на кінцях стрижня. Це електромагнітна індукція, і, побачивши таким чином, немає нічого нового: електромагнітна індукція - це не що інше, як сила Лоренца на електрони провідності всередині металу.
- 10.3: Закон Ленца
- Закон Ленца стверджує, що коли ЕРС індукується в ланцюзі в результаті зміни магнітного потоку через ланцюг, напрямок індукованої ЕРС є таким, щоб протистояти зміні потоку, що викликає його.
- 10.4: Балістичний гальванометр та вимірювання магнітного поля
- Гальванометр схожий на чутливий амперметр, що відрізняється головним чином тим, що коли через лічильник не проходить струм, голка знаходиться посередині циферблата, а не на лівому кінці. Гальванометр використовується не стільки для вимірювання струму, скільки для виявлення того, протікає чи ні струм, і в якому напрямку. У балістичному гальванометрі рух голки не затухає, або настільки близький до незатемненого, як можна легко досягти.
- 10.5: Генератор змінного струму
- Цей і наступні розділи будуть присвячені генераторам і двигунам. Я не буду стурбований - і справді не обізнаний - інженерним дизайном або практичними деталями реальних генераторів чи двигунів, а лише з науковими принципами. «Генератори» та «двигуни» цієї глави будуть дуже ідеалізованими абстрактними поняттями, що мають мало очевидної схожості з реальними речами.
- 10.6: Потужність змінного струму
- Коли струм I протікає через опір R, швидкість розсіювання електричної енергії у вигляді тепла дорівнює IR². Якщо змінна різниця потенціалів V = Vsin ωt застосовується поперек опору, то через нього буде протікати змінний струм I = Isin ωt, і швидкість, з якою енергія розсіюється як тепло, також буде періодично змінюватися.
- 10.7: Лінійні двигуни та генератори
- У цьому розділі описані високо ідеалізовані і уявні лінійні двигуни і генератори, тільки тому, що геометрія простіше, ніж у роторних двигунів, і простіше пояснити певні принципи. Роторні двигуни будуть розглянуті в наступному розділі.
- 10,8: роторні двигуни
- Більшість справжніх двигунів, звичайно, є роторними двигунами, хоча всі принципи, описані для нашого високо ідеалізованого лінійного двигуна Розділу 10.7, все ще застосовуються.
- 10.9: Трансформатор
- Трансформатор - це статичний електричний пристрій, який передає електричну енергію між двома або більше ланцюгами за допомогою електромагнітної індукції. Змінний струм в одній котушці трансформатора виробляє змінне магнітне поле, яке в свою чергу індукує змінну ЕРС або «напругу» в другій котушці. Потужність може передаватися між двома котушками через магнітне поле, без металевого зв'язку між двома ланцюгами.
- 10.10: Взаємна індуктивність
- Розглянемо дві котушки, не з'єднані одна з одною, крім того, щоб бути близько один до одного в просторі. Якщо струм змінюється в одній з котушок, так буде і магнітне поле в іншій, а отже, ЕРС буде індукована в другій котушці. Ставлення ЕРС, індукованої в другій котушці, до швидкості зміни струму в першій називається коефіцієнтом взаємної індуктивності.
- 10.11: Самоіндуктивність
- У цьому розділі ми маємо справу з самоіндуктивністю однієї котушки, а не взаємною індуктивністю між двома котушками. Якщо струм через одну котушку змінюється, магнітне поле всередині цієї котушки зміниться; отже, в котушці буде індукована зворотна ЕРС, яка буде протидіяти зміні магнітного поля і дійсно буде протидіяти зміні струму.
- 10.17: Енергія, що зберігається в магнітному полі
- Енергія може зберігатися на одиницю об'єму в магнітному полі в вакуумі.
Мініатюра: Анімація, що показує роботу щіткового електродвигуна постійного струму. (CC BY-SA 3.0; Аномальний через Вікіпедію)