Получение переменной ЭДС
Чтобы понять, как получается синусоидальный переменный ток, обратимся к рис.17. На рисунке изображается рамка в магнитном поле постоянного магнита. Рамка вращается с постоянной угловой скоростью. В момент пересечения магнитных силовых линий в верхней части рамки в ней возникает ток. Направление тока определяется правилом правой руки. В верхней части рамки ток идет от наблюдателя, т.е. мы наблюдаем хвостовое оперение летящей от нас стрелки (+). В нижней части рамки ток течет к наблюдателю, т.е. мы наблюдаем наконечник стрелы (●). Если рамка находится в положении А1А, ток в контуре равен нулю, так как контур не пересекает магнитные силовые линии, а скользит вдоль них. Заметим, что по мере вращения контура витки его не пересекают магнитные силовые линии при горизонтальном положении контура. По мере приближения контура к вертикальному положению витки его все чаще и чаще пересекают магнитные силовые линии. В результате этого в контуре все более возрастает ЭДС электромагнитной индукции.
Значение ЭДС в разные моменты времени приведены на рис.17. Рассмотрим этот рисунок подробнее. Пусть виток рамки вращается в магнитном поле с угловой скоростью
|
|
|
При положении витка АА1 соответствует значение ЭДС электромагнитной индукции, равное нулю (точка А). В процессе вращения витка он будет пересекать все большее количество магнитных силовых линий, в положении В1В значение ЭДС будет максимально. Затем значение ЭДС убывает до нуля и снова начинает расти, принимая отрицательные значения и достигая максимума отрицательного значения в точке N графика. Далее значение ЭДС изменяется до нулевого значения и потом будет возрастать до положительного максимума.
|
|
|
Из формулы видно, что максимальное значение ЭДС наступает при sinwt = 1. Величины В,S и w постоянные, поэтому обозначим
|
|
|
Тогда формулу перепишем так
|
|
|
где w - круговая частота тока;
wt – фаза тока.
Переменная ЭДС создает в контуре синусоидальный переменный ток
|
|
|
,где Im – максимальное значение тока,
R0 – сопротивление контура и внешней цепи.