Методические указания

Изучая данную тему, каждый учащийся должен осознать всю важность явлений электромагнетизма и электромагнитной индукции как основы всех современных электрических машин, приборов и электротехнических устройств: электромагнитных генераторов, электродвигателей, трансформаторов, электромагнитных реле, тягового реле стартера, катушки зажигания, магнитоиндуктивных преобразователей.

Любое магнитное поле создается током. Даже поле постоянного магнита обусловлено элементарными токами, связанными с разными формами движения электронов внутри атомов.

Направление магнитного поля принято определять либо с помощью магнитной стрелки, северный конец которой указывает положительное направление магнитного поля, либо по правилу буравчика, если известно положительное направление тока создающего рассматриваемое поле.

Магнитное поле характеризуется напряженностью, магнитной индукцией, магнитным потоком. Среда, в которой существует магнитное поле, характеризуется магнитной проницаемостью. Самую высокую магнитную проницаемость имеет ферромагнитная среда (сердечники трансформаторов, дросселей, электромагнитных реле и т.д.). Для лучшего усвоения последующего материала необходимо изучить эти величины, единицы их измерения и количественные соотношения между ними. Особое внимание следует уделить намагничивающей силе и понять основной закон электромагнетизма – закон полного тока.

В практической электротехнике важнейшее значение имеет электромагнитная сила. Следует уяснить, как определяются ее числовое значение и направление, как происходит процесс намагничивания ферромагнитных материалов, а также понять, что ферромагнитный сердечник в катушке с током служит для концентрации энергии магнитного поля в небольшом объеме.

Работа всех электрических машин и трансформаторов основана на использовании закона электромагнитной индукции. Индуктивная ЭДС может возникнуть лишь в том случае, если проводник находится в изменяющемся магнитном поле независимо от причины его возникновения.

Необходимо обратить внимание на определение направления индуктированного тока (закон Ленца), который дает возможность понять физическую сущность явлений (направление ЭДС самоиндукции, вихревых токов).

Особенно важно усвоить явление самоиндукции, потому что каждый отдельный проводник и вся электрическая цепь в целом характеризуются индуктивностью – способностью наводить в себе ЭДС самоиндукции при изменении магнитного потока, образованного изменяющимся током. Необходимо помнить, что ЭДС самоиндукции является неизбежным спутником переменного тока.

Вихревые токи используются при высокочастотной закалке металлов, сушке древесины и т.д., а в электрических машинах они вызывают дополнительные потери.

Следует получить четкое представление о явлении взаимоиндукции.

Литература: 1, с. 69-107; 2, с. 59-90; 3, с. 69-116; 4, с. 52-82.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое магнитное поле? Каковы его основные свойства?

2. По какому правилу определяется направление магнитного поля прямолинейного тока и тока в цилиндрической катушке?

3. Что называется магнитной индукцией? Назовите единицу ее измерения.

4. Какова формула для определения электромагнитной силы, действующей на проводник, с током в магнитном поле? Сформулируйте правило левой руки.

5. Как определить направление ЭДС электромагнитной индукции, наводимой в прямолинейном проводнике? Сформулируйте закон Ленца.

6. Что называется ЭДС самоиндукции? Как определяется ее направление?

7. Каковы причины возникновения вихревых токов? Назовите их свойства, применение и способы уменьшения.