|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Лекция №7. 1. Электромагнитная индукция1. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. 2. Взаимная индукция и самоиндукция. Энергия магнитного поля. 3. Переменный ток. Работа и мощность переменного тока. 4. Емкостное и индуктивное сопротивление. 5. Использование переменного тока в медицинской практике, его воздействие на организм.
1. Ток, возбуждаемый магнитным полем в замкнутом контуре, называется индукционным током, а само явление возбуждения тока посредством магнитного поля – электромагнитной индукцией. Электродвижущая сила, обуславливающая индукционный ток, называется электродвижущей силой индукции. В замкнутом контуре индуцируется ток во всех случаях, когда происходит изменение потока магнитной индукции через площадь, ограниченную контуром- закон Фарадея. Величина ЭДС индукции пропорциональна скорости изменения потока магнитной индукции: ~ (1) Направление индукционного тока определяется правилом Ленца: Индукционный ток имеет такое направление, что его собственное магнитное поле компенсирует изменение потока магнитной индукции, вызывающей этот ток. =- (2) [ ] 2. Взаимная индукция и самоиндукция являются частным случаем электромагнитной индукции. Взаимной индукцией называется возбуждение тока в контуре при изменении тока в другом контуре. Предположим, что в контуре 1 идет ток I1. Магнитный поток Ф2, связанный с контуром 2, пропорционален магнитному потоку, связанному с контуром 1. В свою очередь магнитный поток, связанный с контуром 1, ~ I1, поэтому (3) Где M-коэффициент взаимной индукции. Предположим, что за время dt ток в контуре 1 изменяется на величину d I1. Тогда, согласно формуле (3), магнитный поток, связанный с контуром (2), изменится на величину , в результате чего в этом контуре появится ЭДС взаимной индукции (по закону Фарадея) =- (4) Формула (4) показывает, что электродвижущая сила взаимной индукции, возникающая в контуре, пропорциональна скорости изменения тока в соседнем контуре и зависит от взаимной индуктивности этих контуров. Из формулы (3) следует, что (5) Т.е. взаимная индуктивность двух контуров равна магнитному потоку, связанному с одним из контуров, когда в другом контуре идет ток, равный единице. M измеряется в Генри[Г=Вб/А] Взаимная индуктивность зависит от формы размеров и взаимного расположения контуров и от магнитной проницаемости среды, но не зависит от силы тока в контуре. Конур, в котором изменяется ток, индуцирует ток не только в других, соседних, контурах, но и в себе самом: это явление называется самоиндукцией. Магнитный поток Ф, связанный с контуром пропорционален току I в контуре, поэтому (6) Где L - коэффициент самоиндукции, или индуктивность контура Предположим, что за время dt ток в контуре изменяется на величину dI. Тогда из (6) , В результате чего в этом контуре появится ЭДС самоиндукции =- (7) Из (6) следует, что . Т.е. индуктивность контура равна связанному с ним магнитному потоку, если в контуре идет ток, равный единице. Явление электромагнитной индукции основано на взаимных превращениях энергий электрического тока и магнитного поля Пусть в некотором контуре с индуктивностью L включается ток. Возрастая от 0 до I, он создает магнитный поток . Изменение на малую величину dI сопровождается изменением магнитного потока на малую величину (8) При этом ток совершает работу dA=IdФ, т.е. . Тогда (9) 3. Синусоидальная ЭДС возникает в рамке, которая вращается с угловой скоростью в однородном магнитном поле индукцией В Поскольку магнитный поток (10) где -угол между нормалью к рамке n и вектором магнитной индукции В, прямо пропорционален времени t. По закону электромагнитной индукции Фарадея =- (11) Где - скорость изменения потока электромагнитной индукции. Тогда (12) Где амплитудное значение ЭДС индукции. Эта ЭДС создает в контуре синусоидальный переменный ток силой
(13) Где (13) Где максимальное значение силы тока R0-омическое сопротивление контура Изменение ЭДС и силы тока совершаются в одинаковых фазах. Эффективная сила переменного тока равна силе такого постоянного тока, который имеет ту же мощность, что и данный переменный ток. (14) Аналогично рассчитывается эффективное (действующее) значение напряжения: (15) Работа и мощность переменного тока рассчитываются с помощью следующих выражений:: (16) (17)
4. Емкостное сопротивление. В цепи постоянного тока конденсатор представляет собой бесконечно большое сопротивление: постоянный ток не проходит через диэлектрик, разделяющий обкладки конденсатора. Цепи переменного тока конденсатор не разрывает: попеременно заряжаясь и разряжаясь, он обеспечивает движение электрических зарядов, т.е. поддерживает переменный ток во внешней цепи. Т.о., для переменного тока конденсатор представляет собой конечное сопротивление, называемое емкостным сопротивлением. Его величина определяется выражением:6 (18) Где -круговая частота переменного тока, С-емкость конденсатора Индуктивное сопротивление. Из опыта известно, что сила переменного тока в проводнике, свернутом в виде катушки, значительно меньше, чем в прямом провонике той же длины. Это означает, что помимо омического сопротивления проводник имеет еще дополнительное сопротивление, зависящее от индуктивности проводника и потому называемое индуктивным сопротивлением. Физический смысл его состоит в возникновении в катушке ЭДС самоиндукции, препятствующей изменениям тока в проводнике, а, следовательно, уменьшающей эффективный ток. Это равносильно появлению дополнительного (индуктивного) сопротивления. Его величина определяется выражением: (19) Где L-индуктивность катушки. Емкостное и индуктивное сопротивления называются реактивными сопротивлениями. На реактивном сопротивлении электроэнергия не расходуется, эти оно существенно отличается от активного сопротивления. Организм человека обладает только емкостными свойствами. Полное сопротивление цепи, содержащей активное, индуктивное и емкостное сопротивления, равно 5. Действие переменного тока на организм существенно зависит от его частоты. При низких, звуковых и ультразвуковых частотах переменный ток, как и постоянный, вызывает раздражающее действие на биологические ткани. Это обусловлено смещением ионов растворов электролитов, их разделением, изменением их концентрации в разных частях клетки и межклеточного пространства. Раздражение тканей зависит также и от формы импульсного тока, длительности импульса и его амплитуды. Так как специфическое физиологическое действие электрического тока зависит от формы импульсов, то в медицине для стимуляции нервной системы (электросон, электронаркоз), нервно-мышечной системы (кардио-стимуляторы, дефибрилляторы) и т.д. используют токи с различной временной зависимостью. Воздействуя на сердце, ток может вызвать фибрилляцию желудочков, которая приводит к гибели человека. Пропускание тока высокой частоты через ткань используют в физиотерапевтических процедурах, называемых диатермией и местной дарсонвализацией. Токи высокой частоты используются также и для хирургических целей (электрохирургия). Они позволяют прижигать «сваривать», ткани (диатермокоагуляция) или рассекать их (диатермотомия)
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.006 сек.) |