Экспериментальное исследование явления электромагнитной индукции и практическое его применение (стр. 3 из 3)
3.3 Синхрофазотроны
В настоящее время под магнитным полем понимают особую форму материи состоящую из заряженных частиц. В современной физике пучки заряженных частиц используют для проникновения в глубь атомов с целью их изучения.
Сила, с которой действует магнитное поле на движущуюся заряженную частицу, называется силой Лоренца.
Fл=qBvsin@
где B - индукция магнитного поля, то есть его силовая характеристика.
@ - это угол между направлением скорости и направлением индукции.
Но энергия частиц, испускаемых при естественном распаде радиоактивных веществ, относительно невелика. Поэтому возникла необходимость создания искусственных источников заряженных частиц высоких энергий – ускорителей.
3.4 Расходомеры - счётчики
3.4.1 Принцип измерения
Основан на применении закона Фарадея для проводника в магнитном поле: в потоке электропроводящей жидкости, движущейся в магнитном поле наводится ЭДС, пропорциональная скорости потока, преобразуемая электронной частью в электрический аналоговый/цифровой сигнал.
Особенности расходомеров SLON 1000, SLON 2000 и SLON 3000 и их класс точности
1. Расходомеры SLON 1000 - SLON 3000 предназначены для измерения объемного расхода и объема электропроводящих жидкостей с удельной электропроводностью не менее 10 мс/см. .
2. Гладкость внутренней облицовки расходометра позволяет избежать возникновения препятствия при измерении;
3. Измеряет не зависимости от давления, температуры, плотности и других особых характеристик измеряемых жидкостей;
4. Измеритель адаптирован к высокой изменчивости потока;
5. Во избежание высокого давления, внутренняя оболочка измерителя укреплена металлической сеткой, выполненная из материала FEP.
6. Преобразователь серии S надежен и легко в эксплуатации в своем классе; устранить его неисправности может даже н
7. Класс точности: 0,5%FS (по индивидуальным заказам возможен вариант 0,25% FS)
8. Выходные сигналы:
SLON 1000: 0 - 10мА или 4 - 20 мА;
SLON 2000 - 2-строчные жидкокристаллический индикатор состояния, 4-20мА, RackbusRS 485
SLON 3000 - 4-строчные жидкокристаллический индикатор состояния, 4-20мА, RackbusRS 485
Сертификат взрывозащиты: EexiaiiBT5
Диапазон измерения (м/s): 0.1 - 10m/s
Максимальный предел (м/s): 0.5 - 10m/s
Рекомендованный диапазон использования (м/s): 1-5 m/s
3.5 Электрические генераторы
3.5.1 Генератор постоянного тока
В режиме генератора якорь машины вращается под действием внешнего момента. Между полюсами статора имеется постоянный магнитный поток, пронизывающий якорь. Проводники обмотки якоря движутся в магнитном поле и, следовательно, в них индуктируется ЭДС, направление которой можно определить по правилу "правой руки". При этом на одной щетке возникает положительный потенциал относительно второй. Если к зажимам генератора подключить нагрузку, то в ней пойдет ток. После поворота якоря на некоторый угол щетки окажутся соединенными с другой парой пластин, т.е. подключаются к другому витку якорной обмотки, ЭДС в котором будет иметь то же направление. Таким образом, генератор вырабатывает электрический ток, и направление этого тока, протекающего через нагрузку, не изменяется. При подключении нагрузки к генератору и с появлением тока якоря, на валу возникает электромагнитный момент, направленный против направления вращения якоря. В режиме двигателя на зажимы машины подается постоянное напряжение, и по якорной обмотке идет ток. Проводники якорной обмотки находятся в магнитном поле машины, созданном током возбуждения и, следовательно, на них, согласно закону Ампера, будут действовать силы. Совокупность этих сил создает вращающий момент, под действием которого якорь будет вращаться. При вращении якоря в его обмотке наводится ЭДС, которая направлена навстречу току, и поэтому для двигателей она называется противо-ЭДС.
3.5.2 Синхронный генератор
На рис.13.2 показана конструктивная схема явнополюсной трехфазной синхронной машины, состоящей из статора 1, трехфазной обмотки статора 2, явнополюсного ротора 3, обмотки ротора 4, вала ротора 5, контактных колец б, щеток 7. Следует отметить, что обмотки статора и ротора имеют одинаковое число полюсов.
Постоянный ток обмотки возбуждения ротора создает основное магнитное поле машины. Магнитные линии потоков каждого полюса образуют замкнутые контуры. Распределение магнитной индукции в зазоре между полюсом ротора и статора синусоидально. Регулирование током возбуждения Iв можно осуществлять с помощью реостата Rр. При вращении ротора поток Фо вращается вместе с ним и пересекает обмотки статора. При этом в обмотках статора индуцируется трехфазная система ЭДС.
Действующее значение каждой фазной ЭДС - число витков фазной обмотки статора, kоб - обмоточный коэффициент.
Фазные ЭДС равны по значению и отстают друг от друга по фазе на угол.
Заключение
В процессе исследования закона электромагнитной индукции на основе опытов Фарадея в виртуальном режиме были сделаны следующие выводы:
Виртуальный режим помог понять:
причины возникновения индукционного тока;
от чего зависит направление и величина индукционного тока;
независимо, что перемещаем магнит или катушку возникает индукционный ток;
перемещение катушки, подключенной к источнику питания, внутри другой катушки, то же возникает индукционный ток;
используя знания по дисциплине "Информатика" построены графики
зависимости ЭДС:
от скорости движения магнита;
от величины магнитной индукции;
Технология программированного обучения предполагает получение студентами порций информации (текстовой, графической, видео-все зависит от технических возможностей) в определенной последовательности и обеспечивает контроль за усвоением данного материала
Список использованных источников
Основная:
1. Физика -учебное пособие для техникумов, автор В.Ф. Дмитриева, издание Москва "Высшая школа" 2004г;
2. Информатика-практикум по компьютерной технологии, авторы
3. О. Ефимова, М. Моисеева, Ю. Шафрин, издание 1997г;
4. Дополнительная:
5. Конспект-лекции по дисциплинам "Физика" и "Информатика";
6. Физика-учебник для 11 класса, авторы: Г.Я. Мякишев и Б.Б. Буханцев М. Просвещение, издание 2004 г.
Приложение. Алгоритм построения графиков в электронной таблице МSExcel
выделить ячейку А1;
ввести текстовое значение "h";
выделить ячейку А2;
ввести число "2,5";
выделить ячейку В1;
ввести текстовое значение "n";
выделить ячейку В2;
ввести число "7";
выделить ячейку С1;
ввести текстовое значение "h/n";
выделить ячейку С2;
ввести формулу "= А2/В2";
выделить ячейку D1;
ввести текстовое данные "D";
выделить ячейку D2;
ввести число "2,5";
выделить ячейку Е1;
ввести текстовое значение "d=D- (2* h/n);
выделить ячейку Е2;
ввести формулу "=D2- (2*C2)";
выделить ячейку F1;
ввести текстовое значение " S= (pi*d^2) 4";
выделить ячейку G1;
ввести текстовое значение "х";
выделить ячейку G2;
ввести число " 0,001953125" (1/512);
выделить ячейку G2: G11;
выбрать: Правка \ Заполнить \ Прогрессия…;
шаг (2) \ геометрическая \ ОК;
выделить ячейку Н1;
ввести текстовое значение "В";
выделить ячейку Н2;
ввести формулу "=0,2*$G2";
выделить ячейки Н2; Н11;
выбрать: Правка \Заполнить \Вниз;
выделить ячейку I1;
ввести текстовое значение "Ф=В*S*n";
выделить ячейку I2;
ввести формулу " =$F$2*$b$2*$H2";
выделить ячейку I2: I11;
выбрать: Правка \ Заполнить \ Вниз;
выделить ячейку H2: I11;
выбрать: Вставка \Диаграмма….;
выбрать: график \обычный \далее >\далее>;
выбрать: закладку " Заголовки" \набрать "Изменение Ф (В)"\ готово;
выделить ячейку J1;
ввести текстовое значение"dt";
выделить ячейку J2;
ввести число "3";
выделить ячейку K1;
ввести текстовое значение "dФ";
выделить ячейку К3;
ввести формулу " I3-I2";
выделить ячейку K3: K11;
выбрать: Правка \ Заполнить \ Вниз;
выделить ячейку L1;
ввести текстовое значение"e";
выделить ячейку L3;
ввести формулу " K3/$J$2";
выделить ячейки L3: L1;
выбрать: Правка \ Заполнить\ Вниз;
выделить ячейку К3: L11;
выбрать: Вставка\ Диаграмма…;
выбрать: график \обычный \далее >\далее>;
выбрать: закладку " Заголовки" \набрать "Изменение Ф (В)"\ готово.