Перетворення механічної енергії в електричну
Магнітне стан феромагніти, яке зазнає змінному намагничиванию, характеризується гістерезисних циклом.
Магнітний гістерезис характеризується тим, що процес намагнічування і розмагнічування феромагніти відбувається неоднаково.
При зміні намагнічує поле величина магнітної поляризації матеріалу залежить не тільки від існуючої в даний момент напруженості намагнічує поле, але і від її попередніх значень.
Зокрема, коли напруженість поля, що намагнічує зменшується від Н1 до нуля, то магнітна індукція В не знижується до нуля, а буде мати значення В0. магнітна індукція доходить до нуля тільки під дією спрямованого в протилежну сторону поля з напруженістю Н0.
Те ж спостерігається і при зміні напруженості поля в зворотному напрямку (від - Н0 до Н1).
Таким чином, залежність У від Н при перемагничивании має форму петлі, званої петлею гистерезиса.
В результаті гістерезису частина енергії, витраченої на намагнічування тіла, при розмагнічування; не повертається назад, а перетворюється в тепло. Тому багаторазове перемагничивание матеріалу при наявності гістерезису пов'язано з помітним нагріванням намагнічуватися тіла. Тому для магнітних цілей зі змінним магнітним потоком застосовують матеріали з меншим гистерезисом (т.зв. магнітно-м'які матеріали).
І навпаки, для створення постійних магнітів використовують матеріали з великим гистерезисом (магнітно-жорсткі). Наприклад, кобальтова сталь, сплав-ального і ін.
Магнітної ланцюгом називається пристрій, в якому замикається магнітний потік.
Неразветвленная Розгалужена магнітна
магнітна ланцюг ланцюг
При розрахунках магнітних кіл зазвичай використовуються правилом Кірхгофа для магнітного ланцюга:
Алгебраїчна сума магнітних потоків в точці розгалуження дорівнює нулю
Для створення великого потоку потрібно магнітну ланцюг виконувати з найменшим магнітним опором, тому у всіх електричних машинах магнітна ланцюг виконується таким чином, щоб потік замикався головним чином по сталі, а повітряні зазори були досить малими.
На провід стоком, поміщеним в магнітне поле, діє сила, що отримала назву електромагнітної сили.
Величина цієї сили визначається за рівнянням:
(Для прямолінійного проводу)
(Для проведення довільної форми)
де l - довжина провідника
В - магнітна індукція
- кут між напрямком струму і напрямом магнітних ліній
Для визначення напрямку сили, з якою поле діє на провід, користуються правилом «лівої руки»:
Якщо долоню лівої руки повернути так, щоб вектор магнітної індукції входив в неї, а чотири витягнутих пальці збігалися з напрямом струму в проводі, то відігнутий великий палець вкаже напрям сили, що діє на провід.
Правило лівої руки
В проводі, який, рухаючись в магнітному полі, перетинає магнітні лінії, збуджується ЕРС (М. Фарадей, 1831 г.).
ЕРС електромагнітної індукції пропорційно магнітної індукції поля, довжині дроти і швидкості його руху:
Напрямок ЕРС в цьому випадку визначають за правилом «правої руки»:
Долоню правої руки розташовується так, щоб магнітні лінії входили в неї, відставлений великий палець прямує уздовж вектора швидкості, тоді інші чотири пальці покажуть напрямок индуктированной ЕРС.
Якщо кінці дроту, що переміщається в магнітному полі, замкнуті іншим проводом, розташованим поза магнітного поля, то в цій електричного кола під дією ЕРС електромагнітної індукції виникає безперервний потік електронів, тобто електричний струм.
Перетворення механічної енергії в електричну
При русі замкнутого провідника в магнітному полі під дією зовнішніх сил відбувається перетворення механічної енергії в електричну.
Електромагнітна сила, що діє на провід зі струмом.
Оскільки сила F направлена протилежно вектору швидкості, то для руху дроти потрібно докласти зовнішню силу.
Двигун, що створює зовнішню силу, повинен розвинути механічну потужність:
Підставивши вирази сили F, отримаємо:
Тобто що розвивається двигуном потужність дорівнює потужності електричного струму в замкнутому ланцюзі.