Elektryczność i Magnetyzm Wykład: Jan Gaj Pokazy: Tomasz Kazimierczuk, Karol Nogajewski Wykład czternasty 2 kwietnia 2009

Z ostatniego wykładu Railgun Indukcja, prawo Faradaya Prądy indukcyjne, reguła Lenza Prądy wirowe, doświadczenia Nadprzewodnik Lewitacja nad magnesem Efekt Meissnera Przyciąganie magnesu Ramka z prądem, wielkości mechaniczne i elektryczne Galwanometr zwierciadlany, tłumienie, opór krytyczny

Przykład drugi: Prądnica o oporze RW obciążona oporem RZ Zaniedbujemy bezwładność wirnika (stan stacjonarny) i opory mechaniczne. Moment siły tłumiącej i siła elektromotoryczna wyrażają się Moment siły tłumiącej jest równoważony momentem siły napędzającej prądnicę, który dostarcza mocy mechanicznej Dostarczana moc elektryczna określa sprawność

Teslomierz balistyczny Q~B S

Przykład trzeci: Silnik o oporze RW zasilany ze źródła o napięciu U0 Zaniedbujemy bezwładność wirnika (stan stacjonarny) i opory mechaniczne. Drugie prawo Kirchhoffa można teraz zapisać co pozwala określić zależność momentu siły oraz mocy mechanicznej silnika od jego obrotów (prędkości kątowej) oraz Dostarczana moc elektryczna określa sprawność

Elastyczność silnika N/Nmax, P/Pmax /0 spalinowy elektryczny Moc Moment siły /0 Częstość obrotów (1/min) spalinowy elektryczny

Silnik zwalnia przy zwiększaniu natężenia prądu Prędkość kątowa nieobciążonego silnika Przy większej indukcji pola wystarczy mniejsza jej wartość by wygenerować SEM indukcji równoważącą napięcie zasilania

Energia w zwojnicy z prądem

Samoindukcja L [H]– współczynnik indukcji własnej (samoindukcji) Dla długiej zwojnicy a więc Jednostka 1H (henr) = 1 Vs/A Rząd wielkości: zwojnica jednowarstwowa z drutu 0.7 mm (l = 10 cm, R = 3 cm) – 1 mH Sprzeciwia się zmianom natężenia prądu Praca nad zwojnicą A więc LI2/2 ma znaczenie energii zwojnicy z prądem

Indukcja wzajemna Strumień wytwarzany w obwodzie 2 przez prąd płynący w obwodzie 1 Można wykazać, że zawsze Współczynnik indukcji wzajemnej M mierzymy także w henrach.

Energia pola w długiej zwojnicy Praca wykonana nad zwojnicą przy „rozpędzaniu” w niej prądu jest proporcjonalna do objętości zajmowanej przez pole magnetyczne. Tę pracę można odzyskać podczas zaniku prądu w zwojnicy dołączonej do odbiornika energii (na przykład opornika). Można przypisać zgromadzoną energię polu magnetycznemu i wprowadzić objętościową gęstość energii pola magnetycznego

Silnik zwalnia przy zwiększaniu natężenia prądu Prędkość kątowa nieobciążonego silnika Przy większej indukcji pola wystarczy mniejsza jej wartość by wygenerować SEM indukcji równoważącą napięcie zasilania

Zwojnica w obwodzie R E L Czas relaksacji

Obwody RL L R R L Różniczkujący Całkujący Te wzory stosują się także do obwodów RC!

Drgania w obwodzie LC R C L (przypadek słabego tłumienia)