Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
11. Метод контурных токов.
Любая электрическая цепь, состоящая из Р рёбер (ветвей, участков, звеньев) и У узлов, может быть описана системой уравнений в соответствии с 1-м и 2-м правилами Кирхгофа. Число уравнений в такой системе равно Р, из них У–1 уравнений составляется по 1-му закону Кирхгофа для всех узлов, кроме одного; а остальные Р–У+1 уравнений – по 2-му закону Кирхгофа для всех независимых контуров. Поскольку независимыми переменными в цепи считаются токи рёбер, число независимых переменных равно числу уравнений, и система разрешима.
Существует несколько методов сократить число уравнений в системе. Одним из таких методов является метод контурных токов.
Метод использует тот факт, что не все токи в рёбрах цепи являются независимыми. Наличие в системе У–1 уравнений для узлов означает, что зависимы У–1 токов. Если выделить в цепи Р–У+1 независимых токов, то систему можно сократить до Р–У+1 уравнений. Метод контурных токов основан на очень простом и удобном способе выделения в цепи Р–У+1 независимых токов.
Метод контурных токов основан на допущении, что в каждом из Р–У+1 независимых контуров схемы циркулирует некоторый виртуальный контурный ток. Если некоторое ребро принадлежит только одному контуру, реальный ток в нём равен контурному. Если же ребро принадлежит нескольким контурам, ток в нём равен сумме соответствующих контурных токов (с учётом направления обхода контуров). Поскольку независимые контура покрывают собой всю схему (т.е. любое ребро принадлежит хотя бы одному контуру), то ток в любом ребре можно выразить через контурные токи, и контурные токи составляют полную систему токов.
12. Падение напряжения и потери в электрических цепях.
В линиях переменного тока следует различать падение и потерю напряжения. Потерей напряжения называется алгебраическая разность между напряжениями в начале и в конце линии. По допустимой потере напряжения выбирают площадь поперечного сечения проводов линии. Падением напряжения называется векторная разность между напряжениями в начале и в конце линий, численно равная произведению действующего значения тока в линии на ее полное сопротивление.
Мощность потерь в линии можно определить: Pi=Ui*I=(U1-U2)*I
Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии.
13. Магнитное поле и магнитная цепь.
Магнитная цепь (МЦ) – часть электротехнического устройства, предназначенного для создания в определенном месте пространства магнитного поля требуемой интенсивности и направленности. Магнитные цепи составляют основу практически всех электротехнических устройств и многих измерительных приборов.
В составе МЦ имеются элементы, возбуждающие магнитное поле (одна или несколько намагничивающих обмоток или постоянные магниты) и магнитопровод, выполненный в основном из ферромагнитных материалов. Использование ферромагнетиков обусловлено их способностью многократно усиливать внешнее (по отношению к ним) магнитное поле, создаваемое намагничивающими обмотками или постоянными магнитами. Ферромагнетики отличает высокая магнитная проницаемость по сравнению с окружающей средой, что дает возможность концентрировать и направлять магнитные поля.
При анализе и расчете магнитных цепей пользуются следующими величинами, характеризующими магнитное поле:
– вектор магнитной индукции. Характеризует интенсивность и направленность магнитного поля в данной точке пространства. Единица измерения – тесла.
– вектор напряженности магнитного поля в данной точке. Единица измерения – ампер на метр.
Отношение – абсолютная магнитная проницаемость.
Магнитная цепь - последовательность магнетиков, по которым проходит магнитный поток. Понятием М. ц. широко пользуются при расчётах электрических машин, трансформаторов, постоянных магнитов, электромагнитов, реле, магнитных усилителей, электроизмерительных и других приборов. В технике распространены как М. ц., в которых магнитный поток практически полностью проходит в ферромагнитных телах (замкнутые М. ц.), так и М. ц., включающие помимо ферромагнетиков, диамагнитные среды (например, воздушные зазоры). Если магнитный поток возбуждается в М. ц. постоянными магнитами, то такую цепь называют поляризованной. М. ц. без постоянных магнитов называют нейтральной, магнитный поток в ней возбуждается током, протекающим в обмотках, охватывающих часть или всю М. ц. В зависимости от характера тока возбуждения различают М. ц. постоянного, переменного и импульсного магнитных потоков. Вследствие полной формальной аналогии электрических и магнитных цепей к ним применим общий математический аппарат. Например, для М. ц. аналогом Ома закона служит формула F = Ф · Rm, где Ф — магнитный поток, Rm — магнитное сопротивление, F — магнитодвижущая сила. К М. ц. применимы Кирхгофа правила и т.д. Существует, однако, и принципиальное различие между М. ц. и электрической цепью: в М. ц. с неизменным во времени потоком Ф не выделяется Джоулево тепло, то есть нет рассеяния электромагнитной энергии.
14. Основные характеристики магнитного поля.
Магнитная индукция - интенсивность магнитного поля, т. е.способность его производить работу. Чем сильнее магнитное поле, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м2.
Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность. Следовательно, в однородном магнитном поле: Ф = BS
где S — площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии. Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна: B = Ф/S .
Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит абсолютная магнитная проницаемость μа (1 Гн/м = 1 Ом*с/м). Установлено, что магнитная проницаемость воздуха и всех веществ, за исключением ферромагнитных материалов, имеет примерно то же значение, – что и магнитная проницаемость вакуума. Абсолютную магнитную проницаемость вакуума называют магнитной постоянной, μо= 4π * 10-7 Гн/м. Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов в тысячи и даже десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости неферромагнитных веществ.
Относительная магнитная проницаемость: μr= μa/ μо .
Напряженность магнитного поля H (э) не зависит от магнитных свойств среды, но учитывает влияние силы тока и формы проводников на интенсивность магнитного поля в данной точке пространства. Магнитная индукция и напряженность связаны отношением: Нr = В/μо μ
Следовательно, в среде с неизменной магнитной проницаемостью индукция магнитного поля пропорциональна его напряженности.
Ферромагнетизм. Когда ферромагнитный материал помещается около магнита, он начинает притягиваться по направлению к области с наибольшим магнитным полем.
Диамагнетизм. Когда диамагнитный материал помещается около магнита, он отталкивается от области наибольшего магнитного поля, в отличие от ферромагнитного материала.
Парамагнетизм. Когда парамагнитный материал помещается около магнита, он начинает притягиваться по направлению к области с наибольшим магнитным полем, подобно ферромагнитному материалу. Отличие только в том, что притяжение это слабое.
15. Ферромагнитные материалы в магнитном поле
К ферромагнетикам (ferrum – железо) относятся вещества, магнитная восприимчивость которых положительна и достигает значений . Намагниченность и магнитная индукция ферромагнетиков растут с увеличением напряженности магнитного поля нелинейно, и в полях намагниченность ферромагнетиков достигает предельного значения , а вектор магнитной индукции растет линейно с :
Ферромагнитные свойства материалов проявляются только у веществ в твердом состоянии, атомы которых обладают постоянным спиновым, или орбитальным, магнитным моментом, в частности у атомов с недостроенными внутренними электронными оболочками. Типичными ферромагнетиками являются переходные металлы. В ферромагнетиках происходит резкое усиление внешних магнитных полей. Причем для ферромагнетиков сложным образом зависит от величины магнитного поля. Типичными ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, а также соединения ферромагнитных материалов с неферромагнитными: , , и др.
Существенным отличием ферромагнетиков от диа- и парамагнетиков является наличие у ферромагнетиков самопроизвольной (спонтанной) намагниченности в отсутствие внешнего магнитного поля. Наличие у ферромагнетиков самопроизвольного магнитного момента в отсутствие внешнего магнитного поля означает, что электронные спины и магнитные моменты атомных носителей магнетизма ориентированы в веществе упорядоченным образом.
Ферромагнетики – это вещества, обладающие самопроизвольной намагниченностью, которая сильно изменяется под влиянием внешних воздействий – магнитного поля, деформации, температуры.
Ферромагнетики, в отличие от слабо магнитных диа- и парамагнетиков, являются сильно магнитными веществами: внутреннее магнитное поле в них может в сотни раз превосходить внешнее поле.
Основные отличия магнитных свойств ферромагнетиков: