Большая часть электрической энергии вырабатывается электромеханическими генераторами.

Допустим, что прямолинейный провод ab (рис. 1.11), укрепленный на вращающейся части — роторе генератора, движется в магнитном поле (изображенном на рисунке

Рис 1.11 Разделение электрических зарядов под действием сил электромагнитной индукции

магнитными линиями) с постоянной скоростью v в направлении, перпендикулярном магнитным линиям. При этом на каждый свободный электрон (заряд) провода ab действует сила, называемая силой электромагнитной индукции Fинд (подробнее см. § 7.1).

Отношение силы индукции, действующей на какую-либо заряженную частицу, к ее заряду q представляет напряженность индукции:

ℇ инд = Fинд /q(1.27)

Вектор напряженности поля индукции направлен перпендикулярно вектору скорости v и магнитным линиям (рис. 1.11), т. е. вдоль оси провода. На рис. 1.11 векторы ℇ инд и Fинд направлены противоположно, так, как показана сила Fинд , действующая на электрон (отрицательный заряд), а направление вектора ℇ инд , по определению, показывает направление силы, действующей нa положительный Заряд.

Если векторы напряженности поля во всех точках поля численно равны и направлены параллельно друг другу, то Поле однородное (см. § 1.1). Такое поле и создается в проводнике в рассматриваемом случае.

Произведение напряженности однородного поля индукции, вектор которого направлен по оси провода, и длины 

этого провода ab выражает электродвижущую силу (ЭДС) индукции Е, которая возникает при движении провода Таким образом, ЭДС

 (1.28)

Так как напряженность поля численно равна силе, с которой поле действует на единичный заряд, то ЭДС численно равна работе, совершаемой силами индукции при переносе единицы заряда на участке ab. Электродвижущая сила измеряется в вольтах, т. е. в тех же единицах, что и электрическое напряжение.

В проводе ab (рис. 1.11) под действием сил поля индукции электроны перемещаются на конец b, создавая здесь избыточный отрицательный заряд. На другом конце провода а вследствие недостатка электронов возникнет положительный заряд. Эти заряды внутри провода создадут электрическое поле, и на каждый электрон, кроме силы индукции, будет действовать также сила электрического поля F э(кулоновская), направленная противоположно Fинд. Если напряженность кулоновского электрического поля ℇ  э  достигнет значения напряженности поля индукции ℇ инд, то силы, действующие на каждый заряд внутри провода (F э и Fинд), уравновесят друг друга и движение зарядов прекратится.

Электрическое напряжение иа концах разомкнутого провода, или, чго то же, разность электрических потенциалов на разомкнутых выводах провода (простейшего генератора)

 (1.29)

Таким образом, напряжение на разомкнутых выводах генератора (источника питания) равно его ЭДС.

Электродвижущая сила Е направлена в источнике так же, как в сила Fинд, действующая на положительный заряд, или как направлена напряженность поля индукции ℇ инд  ,т. е. от отрицательного вывода источника к положительному (в сторону, противоположную направлению силы Fинд на рис. 1.11, действующей на отрицательный заряд).

Популярные запросы


Catalog-Moldova - Ranker, Statistics Rambler's Top100

Портал Электриков — Новости и комментарии из мира техники