1. Коротка теорія
Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея, при зміні магнітного потоку Ф, що пронизує проводить контур (котушку), в ньому виникає ЕРС індукції, що залежить від швидкості зміни потоку
Магнітним потоком через плоский контур площею S називають величину
де B - модуль вектора магнітної індукції, - кут між вектором
Якщо плоска прямокутна рамка площі S рівномірно обертається з частотою f оборотів в секунду в однорідному магнітному полі з індукцією
Отже, на кінцях рамки з'явиться змінна напруга, рівне
Амплітуда цього напруга пропорційна швидкості обертання рамки. Така рамка, що обертається в магнітному полі, є моделлю генератора змінного струму. Якщо висновки рамки приєднати до спеціального комутуючого пристрою (колектора), то можна отримати генератор постійного струму.
2. Дослідження генератора змінного струму
Комп'ютерна модель дозволяє досліджувати деякі характеристики генератора змінного струму. Для установки значень індукції B і частоти f. як зазвичай, використовуються лінійки вибору. Для установки прямокутної рамки площі S необхідно спочатку підвести курсор до вершини кута рамки так, щоб курсор прийняв вигляд кисті руки. Потім слід натиснути ліву кнопку миші (при цьому на курсорі пальці руки стиснуться), утримуючи кнопку миші перемістити вершину кута в потрібне місце, контролюючи в віконці задані значення S. і кнопку відпустити.
Контрольне завдання 1
Тепер ви повинні виконати зазначений викладачем варіант контрольного завдання 1. Значення магнітного потоку слід записувати з урахуванням його напрямки щодо нормалі до площини рамки. При позитивних значеннях він пронизує рамку в напрямку нормалі до площини рамки, при негативних - в зворотному напрямку. Отримані результати необхідно занести в лабораторну зошит.
Плоский квадратний контур, площа якого S = 118 см2. обертається з частотою f = 2 об / сек в однорідному магнітному полі з індукцією B = 0,2 Тл. Визначити магнітний потік . пронизливий контур, якщо нормаль до його площини становить кут = 30о з лініями поля.
Визначити, у скільки разів будуть відрізнятися магнітні потоки, які пронизують обертову з частотою f = 2 об / сек прямокутну рамку при двох її положеннях щодо направлення індукції магнітного поля B. відповідних кутах 1 = 0о і 2 = 30о між нормаллю до площини рамки і вектором B.
В однорідному магнітному полі, індукція якого дорівнює B = 0,2 Тл. обертається з частотою f = 2 об / сек квадратна рамка, площею S = 100 см2. Визначити магнітний потік . пронизливий рамку, коли нормаль до її площини становить з напрямком магнітного поля кут = 45о.
Прямокутна рамка, площа якої дорівнює S = 50 см2. обертається в однорідному магнітному полі, роблячи 20 об / сек. Вісь обертання знаходиться в площині рамки посередині двох протилежних вузьких сторін рамки і перпендикулярна силовим лініям магнітного поля. Індукція магнітного поля дорівнює B = 0,1 Тл.
1) значення магнітного потоку . пронизливого рамку, для моментів часу t = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 сек;
2) найбільше значення магнітного потоку .
Плоский прямокутний контур, площа якого S = 118 см2. обертається з частотою f = 2 об / сек в однорідному магнітному полі з індукцією B = 0,1 Тл. Визначити магнітний потік . пронизливий контур, якщо нормаль до його площини становить кут = 30о з лініями поля.
Визначити, у скільки разів будуть відрізнятися магнітні потоки, які пронизують обертову з частотою f = 2 об / сек прямокутну рамку при двох її положеннях щодо направлення індукції магнітного поля B. відповідних кутах 1 = 0о і 2 = 45о між нормаллю до площини рамки і вектором B.
В однорідному магнітному полі, індукція якого дорівнює B = 0,1 Тл. обертається з частотою f = 2 об / сек прямокутна рамка, площею S = 94 см2. Визначити магнітний потік . пронизливий рамку, коли нормаль до її площини становить з напрямком магнітного поля кут = 45о.
Прямокутна рамка, площа якої дорівнює S = 100 см2. обертається в однорідному магнітному полі, роблячи 20 об / сек. Вісь обертання знаходиться в площині рамки посередині двох протилежних вузьких сторін рамки і перпендикулярна силовим лініям магнітного поля. Індукція магнітного поля дорівнює B = 0,1 Тл.
1) значення магнітного потоку . пронизливого рамку, для моментів часу t = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 сек;
2) найбільше значення магнітного потоку .
Плоский прямокутний контур, площа якого S = 79 см2. обертається з частотою f = 2 об / сек в однорідному магнітному полі з індукцією B = 0,15 Тл. Визначити магнітний потік . пронизливий контур, якщо нормаль до його площини становить кут = 30о з лініями поля.
Визначити, у скільки разів будуть відрізнятися магнітні потоки, які пронизують обертову з частотою f = 2 об / сек прямокутну рамку при двох її положеннях щодо направлення індукції магнітного поля B. відповідних кутах 1 = 10о і 2 = 30о між нормаллю до площини рамки і вектором B.
Прямокутна рамка, площа якої дорівнює S = 100 см2. обертається в однорідному магнітному полі, роблячи 10 об / сек. Вісь обертання знаходиться в площині рамки посередині двох протилежних широких сторін рамки і перпендикулярна силовим лініям магнітного поля. Індукція магнітного поля дорівнює B = 0,2 Тл.
1) значення магнітного потоку . пронизливого рамку, для моментів часу t = 0,05; 0,1; 0,15; 0,2 сек;
2) найбільше значення магнітного потоку .
Прямокутна рамка, площа якої дорівнює S = 100 см2. рівномірно обертається в однорідному магнітному полі, роблячи 10 об / сек. Вісь обертання знаходиться в площині рамки посередині двох протилежних широких сторін рамки і перпендикулярна силовим лініям магнітного поля, індукція якого дорівнює B = 0,15 Тл. У момент часу t = 0 площину рамки перпендикулярна вектору індукції.
1) значення магнітного потоку . пронизливого рамку, для моментів часу t = 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 сек;
2) найбільше значення магнітного потоку .