Вимушені електромагнітні коливання

Як і у випадку механічних коливань , вимушені електромагнітні коливання проявляються при наявності зовнішньої періодично змінюється сили.

Як і у випадку механічних коливань, вимушені електромагнітні коливання проявляються при наявності зовнішньої періодично змінюється сили. Такі коливання проявляються, наприклад, при наявності в ланцюзі періодичної електрорушійної сили. Змінна ЕРС індукції виникає в дротяної рамки з декількох витків, обертається в полі постійного магніту.

При цьому магнітний потік, що пронизує рамку, періодично змінюється. Згідно з законом електромагнітної індукції періодично змінюється і виникає ЕРС індукції. Якщо рамку замкнути на гальванометр, його стрілка почне коливатися біля положення рівноваги, показуючи, що в ланцюзі йде змінний струм. Відмінною особливістю вимушених коливань є залежність їх амплітуди від частоти зміни зовнішньої сили.

Змінний струм.

Змінний струм — це електричний струм, що змінюється в часі.

До змінного струму відносять різні види імпульсних, пульсуючих, періодичних і квазіперіодичних струмів. У техніці під змінним струмом зазвичай маються на увазі періодичні або майже періодичні струми змінного напрямку.

Принцип дії генератора змінного струму.

Найбільш часто використовують періодичний струм, сила якого змінюється в часі за гармонійним законом (гармонійний, або синусоїдальний змінний струм). Це струм, який застосовується на заводах і фабриках і освітлювальної мережі квартир. Він являє собою вимушені електромагнітні коливання. Частота промислового змінного струму складає 50 Гц. Змінну напругу в гніздах розеток освітлювальної мережі створюється генераторами на електростанціях. Найпростішою моделлю такого генератора є дротяна рамка, що обертається в однорідному магнітному полі.

Потік магнітної індукції Ф, що пронизує дротяну рамку площею S, пропорційна косинусу кута α між нормаллю до рамки і вектором магнітної індукції:

Ф = BS cos α.

При рівномірному обертанні рамки кут α збільшується пропорційно часу t: α = 2πnt, де n — частота обертання. Тому потік магнітної індукції змінюється гармонійно з циклічною частотою коливань ω = 2πn:

Ф = BS cos ωt.

Згідно з законом електромагнітної індукції, ЕРС індукції в рамці дорівнює:

е = -Ф’ = BS (cos ωt)’ = ɛm sin ωt,

де ɛm = BSω — амплітуда ЕРС індукції.

Таким чином, напруга в мережі змінного струму змінюється за синусоїдальним (або косинусоидальному) законом:

u = Um sin ωt (або u = u m cos ωt),

де u — миттєве значення напруги, Um — амплітуда напруги.

Сила струму в ланцюзі буде змінюватися з тією ж частотою, що і напруга, але між ними можливий зсув фаз фс. Тому в загальному випадку миттєве значення сили струму i визначається за формулою:

i = Im sin(φt + фс),

де Im — амплітуда сили струму.

Сила струму в колі змінного струму з резистором. Якщо електричний ланцюг складається з активного опору R і проводів з пренебрежимо малою індуктивністю

Вимушені електромагнітні коливання Принцип дії генератора змінного струму,

а напруга на затискачах змінюється за гармонійним законом u = u m cos ωt, то сила струму в ньому, як і у випадку постійного струму, визначається за законом Ома.

Вимушені електромагнітні коливання Принцип дії генератора змінного струму.

У провіднику з активним опором коливання сили струму за фазою збігаються з коливаннями напруги, а амплітуда сили струму визначається рівністю.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Дослід Ерстеда – коротко