Вращение рамки и магнитном поле

 

Явление электромагнитной индукции применяется для преобразования ме­ханической энергии в энергию электрического тока.

Для этой цели используются г е н е р а т о р ы, принцип действия которых можно рассмотреть на примере плоской рамки, вращающейся в однородном магнитном поле (рис. 50).

Рис. 50

Предположим, что рамка вращается в однородном магнитном поле (В - const) равномерно с угловой скоростью ω = const. Магнитный поток, сцепленный с рамкой площадью S, в любой момент времени t, согласно (3.20),

равен

Ф = B_n dS=В S cos α = В S cos,

где α=ωt - угол поворота рамки в момент времени t (начало отсчетa выбрано так, чтобы при t = 0 α = 0).

При вращении рамки в ней будет возникать переменная э.д.с. индукции (см. 3.27)

, (3.29)

(3.30)

определяет максимальные значения, достигаемые изменяющейся э.д.с. Учиты­вая (3.30), выражение (3.29) можно записать в виде

.

Таким образом, если в однородном магнитном поле равномерно вращается рамка, то в ней возникает переменная э.д.с, изменяющаяся но гармоническому закону

Из формулы (3.30) вытекает, что находится в прямой зависимости от величин ω, В и S. В России принята стандартная частота тока 50 ГЦ.

Процесс превращения механической энергии в электрическую обратим. Если через рамку, помещенную в магнитное поле, пропускать электрический ток, то в соответствии с (3.1) на нее будет действовать вращающий момент и рамка начнет вращаться. На этом принципе основана работа электродвигателей, предназначенных для превращения электрической энергии в меха­ническую.