Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле > Флэтора
Золотая квартира    

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

cdcaed2a

Содержание

В этой публикации рассмотрены основные термины, законы и методики вычисления ЭДС магнитной индукции. С помощью представленных ниже материалов можно самостоятельно определить силу тока во взаимосвязанных контурах, изменение напряжения в типовых трaнcформаторах. Эти сведения пригодятся для решения различных электротехнических задач.

Правило «правой руки», формула ЭДС индукции

Магнитный поток

Известно, что пропускание тока через проводник сопровождается формированием электромагнитного поля. На этом принципе основана работа динамиков, запopных устройств, приводов реле, других приспособлений. Изменением параметров источника питания получают необходимые силовые усилия для перемещения (удержания) совмещенных деталей, обладающих ферромагнитными свойствами.

Однако действительно и обратное утверждение. Если между полюсами постоянного магнита перемещать рамку из проводящего материала по соответствующему замкнутому контуру, начнется перемещение заряженных частиц. Подключив соответствующие приборы, можно регистрировать изменение тока (напряжения). В ходе элементарного эксперимента можно выяснить увеличение эффекта в следующих ситуациях:

  • перпендикулярное расположение проводника/силовых линий;
  • ускорение перемещений.

На картинке выше показано, как определять направление тока в проводнике с помощью простого правила.

Что такое ЭДС индукции

Вектор магнитной индукции: формула

Отмеченное выше перемещение зарядов создает разницу потенциалов, если контур разомкнут. Представленная формула показывает, как именно будет зависеть ЭДС от основных параметров:

  • векторного выражения магнитного потока (B);
  • длины (l) и скорости перемещения (v) контрольного проводника;
  • угла (α) между векторами движения/ индукции.

Аналогичный результат можно получить, если система составлена из стационарной проводящей цепи, на которую воздействует перемещающееся магнитное поле. Замкнув контур, создают подходящие условия для перемещения зарядов. Если использовать много проводников (катушку) или двигаться быстрее, увеличится сила тока. Представленные принципы с успехом применяют для преобразования механических сил в электроэнергию.

Конструкция ГЭС

Обозначение и единицы измерения

Сопротивление тока: формула

ЭДС в формулах обозначают вектором Е. Подразумевается напряженность, которую создают сторонние силы. Соответствующим образом эту величину можно оценивать по разнице потенциалов. По действующим международным стандартам (СИ), единица измерения – один вольт. Большие и малые значения указывают с применением кратных приставок: «микро», «кило» и др.

Законы Фарадея и Ленца

Линии магнитной индукции

Если рассматривается электромагнитная индукция, формулы этих ученых помогают уточнить взаимное влияние значимых параметров системы. Определение Фарадея позволяет уточнить зависимость ЭДС (E – среднее значение) от изменений магнитного потока (ΔF) и времени (Δt):

E = – ΔF/ Δt.

Промежуточные выводы:

  • ток увеличивается, если за единицу времени проводник пересекает большее количество силовых магнитных линий;
  • «-» в формуле помогает учитывать взаимные связи между полярностью Е, скоростью перемещения рамки, направленностью вектора индукции.

Ленц обосновал зависимость ЭДС от любых изменений магнитного потока. При замыкании контура катушки создаются условия для движения зарядов. В таком варианте конструкция преобразуется в типичный соленоид. Рядом с ним образуется соответствующее электромагнитное поле.

Этот ученый обосновал важную особенность индукционной ЭДС. Сформированное катушкой поле препятствует изменению стороннего потока.

Движение провода в магнитном поле

Как показано в первой формуле (Е = В * l * v * sinα), амплитуда электродвижущей силы в значительной мере зависит от параметров проводника. Точнее – влияние оказывает количество силовых линий на единицу длины рабочей области цепи. Аналогичный вывод можно сделать с учетом изменения скорости перемещения. Следует не забывать о взаимном расположении отмеченных векторных величин (sinα).

Важно! Перемещение проводника вдоль силовых линий не провоцирует индуцирование электродвижущей силы.

Вращающаяся катушка

Обеспечить оптимальное расположение функциональных компонентов при одновременном перемещении сложно, если применять представленный в примере прямой провод. Однако согнув рамку, можно получить простейший генератор электроэнергии. Максимальный эффект обеспечивает увеличение количества проводников на единицу рабочего объема. Соответствующая отмеченным параметрам конструкция – катушка, типичный элемент современного генератора переменного тока.

Для оценки магнитного потока (F) можно применить формулу:

F = B * S * cosα,

где S – площадь рассматриваемой рабочей поверхности.

Формулы для расчета и особенности конструкции типичного генератора

Пояснение. При равномерном вращении ротора происходит соответствующее циклическое синусоидальное изменение магнитного потока. Аналогичным образом меняется амплитуда выходного сигнала. Из рисунка понятно, что определенное значение имеет величина зазора между основными функциональными компонентами конструкции.

ЭДС самоиндукции

Если через катушку пропускать переменный ток, рядом будет формироваться электромагнитное поле с аналогичными (равномерно изменяющимися) силовыми хаpaктеристиками. Оно создает переменный синусоидальный магнитный поток, который, в свою очередь, провоцирует перемещение зарядов и образование электродвижущей силы. Данный процесс называют самоиндукцией.

С учетом рассмотренных базовых принципов несложно определить, что F = L * l.  Значение L (в генри) определяет индуктивные хаpaктеристики катушки. Этот параметр зависит от количества витков на единицу длины (l) и площади поперечного сечения проводника.

Взаимоиндукция

Если собрать модуль из двух катушек, в определенных условиях можно наблюдать явление взаимной индукции. Элементарное измерение покажет, что по мере увеличения расстояния между элементами уменьшается магнитный поток. Обратное явление наблюдается по мере уменьшения зазора.

Чтобы находить подходящие компоненты при создании электрических схем, необходимо изучить тематические вычисления:

  • можно взять для примера катушки с разным количеством витков (n1 и n2);
  • взаимоиндукция (M2) при прохождении по первому контуру тока I1 будет вычислена следующим образом:

M2 = (n2 * F)/ I1

  • после преобразования этого выражения определяют значение магнитного потока:

F = (M2/ n2) *I1

  • для расчета эдс электромагнитной индукции формула подойдет из описания базовых принципов:

E2 = – n2 * ΔF/ Δt  = M 2 * ΔI1/ Δt

При необходимости можно найти по аналогичному алгоритму соотношение для первой катушки:

E1 = – n1 * ΔF/ Δt  = M 1 * ΔI2/ Δt.

Следует обратить внимание, что в этом случае значение имеет сила (I2) во втором рабочем контуре.

Совместное влияние (взаимоиндукцию – М) рассчитывают по формуле:

M = K * √(L1 * l2).

Специальным коэффициентом (K) учитывают действительную силу связи между катушками.

Где используются разные виды ЭДС

Перемещение проводника в магнитном поле применяют для генерации электроэнергии. Вращение ротора обеспечивают за счет разницы уровней жидкости (ГЭС), энергией ветра, приливами, топливными двигателями.

Принцип действия трaнcформатора

Различное количество витков (взаимоиндукцию) применяют для изменения нужным образом напряжения во вторичной обмотке трaнcформатора. В таких конструкциях взаимную связь увеличивают с помощью ферромагнитного сердечника. Магнитную индукцию применяют для возникновения мощной отталкивающей силы при создании ультрасовременных трaнcпортных магистралей. Созданная левитация позволяет исключить силу трения, значительно увеличить скорость передвижения поезда.

Видео


Изготовление токопроводящего клея своими руками: графитный или на серебре

Изготовление токопроводящего клея своими руками: графитный или на серебре Изготовление токопроводящих клеев контактолов в домашних условиях. Состав вещества, доля серебра в контактоле. Серебро или графит. Определение токопроводности клея. Магазинный токопроводящий клей....

01 10 2022 19:21:44

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи Принцип действия и технические хаpaктеристики вольтметров: электромеханические и электронные аппараты. Подключение вольтметра к цепи переменного и постоянного тока....

30 09 2022 5:47:46

Принцип работы термопары: подключение преобразователя хромель-алюмень

Принцип работы термопары: подключение преобразователя хромель-алюмень Назначение термоэлектрического преобразователя. Принцип работы термопары. Разновидности и конструктивные особенности термопар. Конструктивные особенности термопар, типы и хаpaктеристики....

29 09 2022 1:21:33

Детские светильники - особенности выбора и правила освещения

Детские светильники - особенности выбора и правила освещения Детские светильники выполнены с применением источников света специально созданных для детей и позволяют подобрать модели для общего и локального освещения....

28 09 2022 15:31:52

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками Конструкция и функционирование паяльника. Рабочая мощность и напряжение прибора. Виды паяльников: нихромовые, керамические, индукционные и импульсные. Ремонт паяльника своими руками в домашних условиях....

27 09 2022 13:39:12

Освещение светодиодное в квартире - выбор и расчет

Освещение светодиодное в квартире - выбор и расчет Освещение светодиодное в квартире становится более популярным, благодаря низкому потрeблению электроэнергии и эстетической привлекательности светильников....

26 09 2022 17:56:50

Схема зарядного устройства для литиевого аккумулятора для изготовления своими руками

Оригинальные зарядные устройства для зарядки литиевых аккумуляторов. Как правильно заряжать литиевые аккумуляторы. Зарядка для литиевого аккумулятора своими руками. Порядок сборки зарядного устройства....

25 09 2022 19:44:30

Определение полезной мощности источника тока физической формулой

Определение полезной мощности источника тока физической формулой Полезная мощность: какую энергию называют полезной, по какой формуле она высчитывается. Потери внутри источника питания и внутреннее сопротивление. Энергия Р и КПД. Коэффициент полезного действия нагрузки. Измерение мощности источника тока....

24 09 2022 12:41:22

Монтаж источников света - потолочные и настенные

Монтаж источников света - потолочные и настенные Монтаж источников света может выполняться квалифицированным электриком, а может и без него, главное знать основные нюансы подключения светильников....

23 09 2022 3:43:44

Технические хаpaктеристики и расшифровка ВВГ 2-кабелей

Технические хаpaктеристики и расшифровка ВВГ 2-кабелей Маркировка установочных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция ВВГ 2: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики кабелей ВВГ-2. Конструктивные хаpaктеристики проводов ВВГ2....

22 09 2022 21:53:37

Расчет напряжения тока с помощью формулы: сопротивления через силу тока и напряжение

Расчет напряжения тока с помощью формулы: сопротивления через силу тока и напряжение Электрический ток и электрическое напряжение в физике и электротехнике. Определение сопротивления и мощности. Взаимосвязь параметров электрической цепи и формула напряжения тока. Основные хаpaктеристики напряжения, электротока и сопротивления...

21 09 2022 22:25:34

Основные определения и правила прокладки электропроводки

Основные определения и правила прокладки электропроводки Основные определения и правила прокладки электропроводки. Прокладка проводов выполняется после составления исполнительной схемы, учитывая некоторые нюансы....

20 09 2022 4:10:13

Светодиод - хаpaктеристики и определение полярности

Светодиод - хаpaктеристики и определение полярности Светодиод, их использование в быту и проверка качества, а также несколько вариантов проверки работоспособности и полярности....

19 09 2022 6:30:34

Диммер для паяльника: схема, принцип действия

Диммер для паяльника: схема, принцип действия Устройство диммера для паяльника и особенности его работы. Простейшие способы регулировки мощности и нагрева паяльника от наших экспертов....

18 09 2022 22:46:59

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка Неоновая лампа – источник света, который применяют для подсветки помещений, создания рекламы, индикации вычислительной техники и т.д....

17 09 2022 7:27:15

О том, как правильно паять паяльниками с кислотой: пайка с помощью кислот

О том, как правильно паять паяльниками с кислотой: пайка с помощью кислот Способы пайки: пайка прибором, работающим от тока, с помощью газовой горелки, стыковка двух материалов или провода без паяльника. Как правильно паять паяльником с кислотой....

16 09 2022 15:34:14

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока

Какими огнетушителями нельзя тушить электропроводку под напряжением электротока Неисправность электропроводки как одна из наиболее распространенных причин короткого замыкания. Действия при возгорании электропроводки. Виды и область применения огнетушителей. Каким огнетушителем нельзя тушить электропроводку под напряжением....

15 09 2022 16:22:44

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора

Применение резисторов в электрических цепях: работа резистора Отличительные черты резистора. Принцип работы и области применения. Классифицирование видов резисторов по составу резистивного слоя. Из чего состоит резистор. Для чего нужен резистор в электрической цепи....

14 09 2022 23:28:16

Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения

Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения Основные хаpaктеристики автомата вводного. Однополюсники и двухполюсники: преимущества и недостатки. Об автомате вводном: устройство выключателя для квартиры, схемы установки и подключения....

13 09 2022 17:38:33

О выключателях нагрузки: хаpaктеристики и различные разновидности устройств

О выключателях нагрузки: хаpaктеристики и различные разновидности устройств Подразделение видов выключателей нагрузки. Хаpaктеристики выключателей нагрузки по типу и назначению. Бытовой выключатель нагрузки. Классификация приборов по типу привода и токоограничению....

12 09 2022 3:31:51

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях Формирование аттестационных комиссий при образовательных центрах и на предприятиях с энергоустановками. Состав аттестационной комиссии по проверке знаний по электробезопасности на предприятии....

11 09 2022 14:23:17

Освещение гардеробной - принцип и общие сведения

Освещение гардеробной - принцип и общие сведения Грамотное освещение гардеробной делают ее многофункциональной, способствует правильному хранению вещей в определенном порядке и быстрому их отысканию....

10 09 2022 16:39:18

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей

Электрический двигатель: основные принципы действия электродвигателей Принцип работы электродвигателя. Электродвигатели постоянного и переменного тока. Линейный электродвигатель. Использование электромоторов переменных токов в однофазной сети. Упрощения запуска электрического двигателя. Формула мощности трехфазного двигателя....

09 09 2022 5:28:46

Электричество на расстоянии: способ беспроводной передачи электричества

Электричество на расстоянии: способ беспроводной передачи электричества Беспроводная передача энергии. Способы беспроводной передачи электричества. Питание электроприборов беспроводным способом. Современные разработки передачи энергии без провода: наиболее перспективные пути беспроводной передачи электроэнергии....

08 09 2022 16:36:10

Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная

Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная Устройство и способы зажигания. Полная схема включения люминесцентных ламп. Упрощенные схемы: убираем стартер. Назначение электронного балласта. Схемы включения люминесцентных ламп: последовательная и параллельная....

07 09 2022 16:50:40

О принципе работы УЗО: схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата

О принципе работы УЗО: схема подключения к сети трехфазного и однофазного автомата Назначение и принцип работы УЗО. Подключения устройства защитного отключения. Основные отличия УЗО от дифференциального автомата. Как выбрать нужное устройство по параметрам....

06 09 2022 13:19:20

Вред от разбитой люминесцентной лампы - советы и рекомендации

Вред от разбитой люминесцентной лампы - советы и рекомендации Какой вред от разбитой люминесцентной лампы и советы как правильно и лучше всего утилизировать осколки, и очистить помещение от ртути....

05 09 2022 9:55:24

Однофазный счетчик электроэнергии: выбор, замена старого

Однофазный счетчик электроэнергии: выбор, замена старого Выбор однофазного счетчика одна из серьезных задач при монтаже электропроводки. Также интерес имеет подключение и принцип работы данного прибора....

04 09 2022 17:39:18

Хаpaктеристики и расшифровка телефонного провода устойчивой связи МКЭШ

Хаpaктеристики и расшифровка телефонного провода устойчивой связи МКЭШ Расшифровка маркировки провода МКЭШ. Особенности конструкции МКЭШ-кабеля, технические хаpaктеристики. Использование МКЭШ-проводов в различных сферах. МКЭШ-кабель - экранированный провод защищенный от электромагнитных помех....

03 09 2022 11:26:54

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент

Светодиодная подсветка: виды профилей для светодиодных лент Преимущества использования коробов для решений по светодиодной подсветке помещений. Декоративная и целевая подсветка с использованием светодиодных лент в профилях в т.ч. алюминиевых. Классификация профилей по области применения и материалу изготовления. Размеры кабель-канала для светодиодной ленты....

02 09 2022 11:42:58

Расшифровка и технические хаpaктеристики телефонного провода ТППЭП

Расшифровка и технические хаpaктеристики телефонного провода ТППЭП Расшифровка и технические хаpaктеристики кабеля ТППЭП. Маркировка жил на основе алюминия согласно ГОСТ. ТППЭП-кабель: области применения, правила монтажа и эксплуатационный срок....

01 09 2022 16:50:43

Аккумулятор: принцип работы аккумуляторной батарей и схема АКБ

Аккумулятор: принцип работы аккумуляторной батарей и схема АКБ Назначение свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в современном автомобиле. Устройство кислотной аккумуляторной батареи. Принцип работы аккумулятора. Поддержание рабочего режима (правила подзарядки) аккумуляторов. Конструкция щелочных батарей....

31 08 2022 4:33:27

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса Как устроен магнитный реверсивный пускатель. Подключение обычного магнитного пускателя. Особенности подключений магнитных реверсивных пускателей. Контроль подключения силовых контактов к магнитному реверсивному пускателю: схема с кнопками....

30 08 2022 9:29:35

Инструменты для зачистки проводов: стpиппepы, клещи, ножи и щипцы

Инструменты для зачистки проводов: стpиппepы, клещи, ножи и щипцы Как правильно выбрать инструмент для зачистки проводов и снятия изоляции. Виды и хаpaктеристики стpиппepов. Как правильно пользоваться щипцами при очистке проводов. Клещи для снятия изоляции с КВТ проводов....

29 08 2022 23:23:41

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов

Соединение антенных кабелей между собой: правила соединения коаксиальных телевизионных проводов Устройство телевизионного кабеля. Виды стыковочных соединений коаксиальных проводов. Образование сочлeнений с помощью переходников. Соединение методом скрутки. Как соединить антенный кабель между собой правильно и без потери качества сигнала....

28 08 2022 22:40:46

Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду

Определение полярности электролитического конденсатора по внешнему виду Определение полярности конденсатора отечественного производства. Где у конденсатора плюс и минус. Как определить полярность при стертой маркировке? Электролитические конденсаторы, которые считаются необычными электронными компонентами....

27 08 2022 17:27:22

О периодичности обучения электробезопасности на предприятии и нормативных документах

О периодичности обучения электробезопасности на предприятии и нормативных документах Категории сотрудников, допускаемые к работам в электроустановках. Виды допусков для выполнения работ на электрических установках. Нормативные документы о периодичности обучения электробезопасности на предприятиях....

26 08 2022 20:55:35

Светодиодные светильники для офиса потолочные: типы, приемущества

Светодиодные светильники для офиса потолочные: типы, приемущества Светодиодные светильники потолочного типа встраиваемые, накладные и подвесные нашли применение для освещения площадей офисных помещений....

25 08 2022 7:47:48

Электрическая цепь: правила расчета для определения силы тока

Электрическая цепь: правила расчета для определения силы тока Пути вычисления электрических схем. Категории элементов и устройств электрической цепи. Метод расчета по законам Ома и Кирхгофа. Метод преобразования электроцепи. Дополнительные методы расчета цепей....

24 08 2022 9:15:53

Физическая формула расчета эквивалентного сопротивления в цепи

Физическая формула расчета эквивалентного сопротивления в цепи Определение эквивалентного сопротивления. Разница в методике определения эквивалентного сопротивления в цепях с последовательным и параллельным соединением элементов. Расчёт при смешанном соединении устройств. Физические формулы, примеры вычислений....

23 08 2022 1:16:41

Измерение постоянного и переменного тока амперметром (ампервольтметром)

Классификация амперметров по роду тока, принципу работы, классу точности. Принцип действия амперметра. Аналоговые и цифровые амперметры: недостатки и преимущества. Правила измерения переменного и постоянного тока амперметром (вольтамперметром)....

22 08 2022 17:53:55

Стандарты условно графического обозначения электрооборудования на схемах (ГОСТ)

Стандарты условно графического обозначения электрооборудования на схемах (ГОСТ) Стандарты УГО (условно графического обозначения) и буквенно-цифровой идентификации радиоэлементов, и различных видов электрооборудования на схемах согласно ГОСТам. Описание основных документов по условно-графическому обозначению в различных электросхемах....

21 08 2022 22:32:31

О том, как делят электроустановки по условиям электробезопасности

О том, как делят электроустановки по условиям электробезопасности Какое оборудование подразумевается под электроустановкой. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности. Общие правила по электрической безопасности при работе на электроустановках....

20 08 2022 2:34:54

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж

Трековые светильники - классификация, выбор и монтаж Трековые светильники обеспечивают узконаправленный свет, устанавливаются в интерьерах квартир, домов, торговых залов и т.д....

19 08 2022 7:18:38

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками

Как отремонтировать стабилизатор напряжения своими руками Диагностика повреждений и методика проверки стабилизатора. Ремонт электромеханических и релейных стабилизаторов напряжения. Ремонт платы управления стабилизатора своими руками. Степень сложности ремонта различных видов стабилизаторов....

18 08 2022 13:41:53

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий

Нормы освещения многоквартирных домов, подъездов и придомовых территорий Какие требования должны быть учтены при оформлении и организации освещения подъездов, подвалов и придомовых территорий многоквартирных зданий....

17 08 2022 9:47:17

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы Монтаж электрооборудования - ответственные операции. Их выполняют с соблюдением действующих правил и придерживаясь техники безопасности....

16 08 2022 23:48:23

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике Ка называется профессия специалиста по электрике? Инженер-электрик. Где обучают: в колледже или техникуме? Как получить образование по специальности электрика. Высшее образование....

15 08 2022 0:29:18

Об электробезопасности на предприятиях: правила, инструкции и нормы применения

Об электробезопасности на предприятиях: правила, инструкции и нормы применения Что такое электробезопасность на предприятии: нормы, меры и нюансы. К каким категориям относится персонал и требования по безопасности. Что запрещают правила по электробезопасности. Проверка знаний персонала....

14 08 2022 10:36:38

Электропаяльник со сменным паяльным элементом и непрекращающимся нагревом

Электропаяльник со сменным паяльным элементом и непрекращающимся нагревом Маркировка и общая информация о паяльниках. Типы нагревателей электропаяльников ЭПСН: нихромовые и керамические. Предназначение и мощность. Паяльные жала. Что такое молотковый паяльник. Слабые стороны керамических нагревателей....

13 08 2022 13:37:44

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::