Феноменът на електромагнитната индукция на тока: същността на откриването
Думата "индукция" на руски означава процесите на възбуждане, насочване, създаване на нещо. В електротехниката този термин се използва повече от два века.
След като се запознах с публикациите от 1821 г., описващи експериментите на датския учен Оерстед върху отклоненията на магнитната стрелка в близост до проводник с токов удар, Майкъл Фарадей си постави задачата: превръщат магнетизма в електричество.
След 10 години изследвания той формулира основния закон електромагнитна индукция, обяснявайки това Във всеки затворен контур се индуцира електродвижеща сила. Стойността му се определя от скоростта на изменение магнитен поток, проникваща в разглеждания контур, но взета със знак минус.
Излъчване електромагнитни вълнина разстояние
Първото предположение, което изгря в мозъка на учения, не беше увенчано с практически успех.
Той постави два затворени проводника един до друг. Близо до единия инсталирах магнитна стрелка като индикатор за преминаване на ток, а другият проводник получи импулс от мощен галваничен източник от онова време: волтов стълб.
Изследователят допуска, че при токов импулс в първата верига променящото се магнитно поле в нея ще индуцира ток във втория проводник, който ще отклони магнитната стрелка. Но резултатът се оказа отрицателен - индикаторът не работи. Или по-скоро му липсваше чувствителност.
Мозъкът на учения предвиди създаването и предаването на електромагнитни вълни на разстояние, които сега се използват в радиоразпръскване, телевизия, безжично управление, Wi-Fi технологии и подобни устройства. Той просто беше подведен от несъвършената елементна база на измервателните уреди от онова време.
Производство на електроенергия
След провеждане на неуспешен експеримент, Майкъл Фарадей променя условията на експеримента.
За експеримента Фарадей използва две бобини със затворени вериги. Той подава електрически ток от източник към първата верига и наблюдава появата на ЕМП във втората. Токът, преминаващ през намотките на намотка № 1, създава магнитен поток около бобината, прониквайки през намотка № 2 и образувайки електродвижеща сила в нея.
По време на експеримента Фарадей:
- включи захранването на веригата с импулс, докато намотките бяха неподвижни;
- когато се приложи ток, той въведе горната намотка в долната намотка;
- фиксирана намотка № 1 постоянно и поставена намотка № 2 в нея;
- промени скоростта на движение на намотките една спрямо друга.
Във всички тези случаи той наблюдава проявата на индуцирана ЕДС във втората намотка. И то само при преминаване постоянен токНяма индукция на електродвижеща сила през намотка № 1 и неподвижни бобини.
Ученият установи това ЕМП, индуцирана във втората намотка, зависи от скоростта, с която се променя магнитният поток. Тя е пропорционална на размера си.
Същият модел се проявява напълно, когато преминава затворен завой.Под въздействието на ЕМП в жицата се образува електрически ток.
Магнитният поток в разглеждания случай се променя във веригата Sk, създадена от затворена верига.
По този начин разработката, създадена от Фарадей, направи възможно поставянето на въртяща се токопроводима рамка в магнитно поле.
След това беше направен от голям брой навивки и закрепен в ротационни лагери. Плъзгащите пръстени и плъзгащите се по тях четки бяха монтирани в краищата на намотката, а товарът беше свързан през клемите на корпуса. Резултатът е модерен генератор за променлив ток.
Това е повече прост дизайнсе създава, когато намотката е фиксирана към стационарен корпус и магнитната система започва да се върти. В този случай методът за генериране на токове поради тока не е нарушен по никакъв начин.
Принцип на действие на електродвигателите
Законът за електромагнитната индукция, който е основан от Майкъл Фарадей, направи възможно създаването различни дизайни електродвигатели. Те имат устройство, подобно на генераторите: подвижен ротор и статор, които взаимодействат помежду си поради въртящи се електромагнитни полета.
Трансформация на електричество
Майкъл Фарадей определи появата на индуцирана електродвижеща сила и индукционен ток в близката намотка при промяна магнитно полев следващата намотка.
Токът вътре в близката намотка се индуцира, когато веригата на превключвателя се превключи в намотка 1 и винаги присъства по време на работата на генератора върху намотка 3.
Работата на всички съвременни трансформаторни устройства се основава на това свойство, наречено взаимна индукция.
За да се подобри преминаването на магнитния поток, техните изолирани намотки са поставени върху обща сърцевина, която има минимално магнитно съпротивление. Изработен е от специални видове стомана и е оформен чрез инкрустация тънки листовепод формата на секции с определена форма, наречена магнитна верига.
Трансформаторите предават AC енергия чрез взаимна индукция електромагнитно полеот една намотка към друга, така че в същото време да има промяна, трансформация на стойността на напрежението на неговите входни и изходни клеми.
Съотношението на броя на завъртанията в намотките определя коефициент на трансформация, и дебелината на проводника, конструкцията и обема на материала на сърцевината - количеството предадена мощност, работен ток.
Работа на индуктори
Проявата на електромагнитна индукция се наблюдава в намотката по време на промяна на големината на тока, протичащ в нея. Този процес се нарича самоиндукция.
Когато включите превключвателя в диаграмата по-долу индуциран токпроменя характера на линейното увеличение на работния ток във веригата, както по време на изключване.
Когато към проводник, навит в намотка, се приложи променливо напрежение, а не постоянно, през него протича стойност на тока, намалена с индуктивно съпротивление. Енергийната фаза на самоиндукция измества тока спрямо приложеното напрежение.
Това явление се използва в дросели, които са предназначени да намалят големите токове, произтичащи от определени условияработа на оборудването. Такива устройства се използват по-специално.
Характеристика на дизайнамагнитна верига при индуктора - секция от плочи, която е създадена за допълнително увеличаване на магнитното съпротивление на магнитния поток поради образуването на въздушна междина.
Дроселите с разделена и регулируема позиция на магнитната верига се използват в много радиотехника и електрически устройства. Доста често те могат да бъдат намерени в дизайни заваръчни трансформатори. Те намаляват големината на електрическата дъга, преминала през електрода, до оптималната стойност.
Индукционни пещи
Феноменът на електромагнитната индукция се проявява не само в проводниците и намотките, но и във всички масивни метални предмети. Индуцираните в тях токове обикновено се наричат вихрови токове. Когато работят трансформатори и дросели, те причиняват нагряване на магнитопровода и цялата конструкция.
За да се предотврати това явление, сърцевините са направени от тънки метални листове и изолирани помежду си със слой лак, който предотвратява преминаването на индуцирани токове.
В отоплителните конструкции вихровите токове не ограничават, а създават най-благоприятните условия за тяхното преминаване. широко използвани в промишлено производствоза създаване на високи температури.
Електрически измервателни уреди
Голям клас индукционни устройства продължава да работи в енергетиката. Електрически измервателни уреди с въртящ се алуминиев диск, подобни по дизайн на силови релета, седативни системиИзмервателните уреди със стрелка работят на принципа на електромагнитната индукция.
Газови магнитни генератори
Ако вместо затворена рамка проводящ газ, течност или плазма се движат в полето на магнит, тогава зарядите на електричеството под въздействието на магнитни електропроводище започне да се отклонява в строго определени посоки, образувайки електрически ток. Неговото магнитно поле върху монтираните контактни пластини на електрода предизвиква електродвижеща сила. Под действието му се създава електрически ток във веригата, свързана към MHD генератора.
Ето как законът на електромагнитната индукция се проявява в MHD генераторите.
Няма сложни въртящи се части като ротор. Това опростява дизайна и позволява значително повишаване на температурата работна среда, и в същото време ефективността на производството на електроенергия. MHD генераторите работят като резервни или аварийни източници, способни да генерират значителни потоци електроенергия за кратки периоди от време.
По този начин законът за електромагнитната индукция, обоснован от Майкъл Фарадей по едно време, продължава да остава актуален и днес.
Законът за електромагнитната индукция е в основата на съвременната електротехника, както и на радиотехниката, която от своя страна формира ядрото на съвременната индустрия, която напълно преобрази цялата ни цивилизация. Практическа употребаелектромагнитната индукция започва едва половин век след откриването ѝ. По това време технологичният прогрес все още е сравнително бавен. Причината, поради която електротехниката играе толкова важна роля в целия ни съвременен живот, е, че електричеството е най-удобната форма на енергия и това се дължи на закона за електромагнитната индукция. Последното дава възможност за лесно получаване на електричество от механична енергия (генератори), гъвкаво разпределяне и транспортиране на енергия (трансформатори) и преобразуването й обратно в механична енергия (електродвигател) и други видове енергия, всичко това с много висока ефективност. Само преди 50 години разпределението на енергията между машините във фабриките се извършваше чрез сложна системавалове и ремъчни предавки - гората от трансмисии възлиза на характерен детайлиндустриален "интериор" от онова време. Съвременните машини са оборудвани с компактни електрически двигатели, захранвани от скрита електрическа система.
Съвременната индустрия използва единна системаелектроснабдяване, покриващо цялата страна, а понякога и няколко съседни страни.
Системата за захранване започва с генератор на електричество. Работата на генератора се основава на прякото използване на закона за електромагнитната индукция. Схематично прост генераторТова е неподвижен електромагнит (статор), в полето на който се върти намотка (ротор). Променливият ток, възбуден в намотката на ротора, се отстранява с помощта на специални подвижни контакти - четки. Тъй като е трудно да се прекарат големи количества мощност през движещи се контакти, често се използва обратна генераторна верига: въртящ се електромагнит възбужда ток в стационарните намотки на статора. По този начин генераторът преобразува механичната енергия на въртене на ротора в електричество. Последният се задвижва или от топлинна енергия (парна или газова турбина), или от механична енергия (хидравлична турбина).
В другия край на захранващата система има различни изпълнителни механизмикоито използват електричество, най-важният от които е електродвигателят (електромотор). Най-често срещаният, поради своята простота, е така нареченият асинхронен двигател, изобретен независимо през 1885-1887 г. италианският физик Ферарис и известният хърватски инженер Тесла (САЩ). Статорът на такъв двигател е сложен електромагнит, който създава въртящо се поле. Въртенето на полето се постига с помощта на система от намотки, в които токовете са извън фаза. В най-простия случай е достатъчно да се вземе суперпозиция на две полета в перпендикулярни посоки, изместени по фаза с 90° (фиг. VI.10).
Такова поле може да бъде написано като сложен израз:
който представлява двумерен вектор с постоянна дължина, въртящ се обратно на часовниковата стрелка с честота co. Въпреки че формула (53.1) е подобна на комплексното представяне на променлив ток в § 52, тя физически смисълдруго. В случай на променлив ток само реалната част от комплексния израз имаше реална стойност, но тук комплексната величина представлява двуизмерен вектор и неговата фаза не е само фазата на трептенията на компонентите променливо поле, но също така характеризира посоката на вектора на полето (виж фиг. VI.10).
В технологиите обикновено се използва малко повече сложна веригавъртене на полето с помощта на така наречения трифазен ток, т.е. три тока, чиито фази са изместени на 120° един спрямо друг. Тези токове създават магнитно поле в три посоки, завъртяни една спрямо друга на ъгъл 120° (фиг. VI.11). Имайте предвид, че такъв трифазен ток се получава автоматично в генератори с подобно разположение на намотките. получено широко използванетрифазният ток е изобретен в технологията
Ориз. VI.10. Схема за получаване на въртящо се магнитно поле.
Ориз. VI.11. Схема на асинхронен двигател. За простота роторът е показан като един оборот.
през 1888 г. от изключителния руски електроинженер Доливо-Доброволски, който построи на тази база първата в света техническа електропроводна линия в Германия.
Намотката на ротора на асинхронен двигател се състои в най-простия случай от късо съединение. Променливото магнитно поле индуцира ток в завоите, който кара ротора да се върти в същата посока като магнитното поле. В съответствие с правилото на Ленц, роторът се стреми да „настигне“ въртящото се магнитно поле. За натоварен двигател скоростта на въртене на ротора винаги е по-малка от полето, тъй като в противен случай индуцираната едс и токът в ротора ще отидат до нула. Оттук и името - асинхронен двигател.
Задача 1. Намерете скоростта на ротора на асинхронен двигател в зависимост от товара.
Уравнението за тока в един оборот на ротора има формата
където е ъгловата скорост на плъзгане на полето спрямо ротора, характеризира ориентацията на намотката спрямо полето, местоположението на намотката в ротора (фиг. VI.12, а). Преминавайки към комплексни количества (виж § 52), получаваме решението (53.2)
Въртящият момент, действащ върху намотката в същото магнитно поле, е
Ориз. VI.12. Към проблема за асинхронен двигател. a - завъртане на намотката на ротора в "плъзгащо" поле; b - характеристики на натоварването на двигателя.
Обикновено намотката на ротора съдържа голямо числоравномерно разпределени обороти, така че сумирането над 9 може да бъде заменено с интегриране, като резултат получаваме за общия въртящ момент на вала на двигателя
където е броят на оборотите на ротора. Графиката на зависимостта е показана на фиг. VI.12, б. Максималният въртящ момент съответства на честотата на приплъзване. Имайте предвид, че омичното съпротивление на ротора засяга само честотата на приплъзване, но не и максималния въртящ момент на двигателя. Отрицателната честота на приплъзване (роторът "изпреварва" полето) съответства на режима на генератора. За да се поддържа този режим, е необходимо да се изразходва външна енергия, която се преобразува в електрическа енергия в намотките на статора.
При даден въртящ момент честотата на приплъзване е двусмислена, но само режимът е стабилен
Основният елемент на системите за преобразуване и транспортиране на електроенергия е трансформатор, който променя напрежението на променливия ток. За пренос на електроенергия на дълги разстояния е изгодно да се използва максимално възможно напрежение, ограничено само от разрушаване на изолацията. Понастоящем преносните линии работят с напрежение от около За дадена предавана мощност токът в линията е обратно пропорционален на напрежението и загубите в линията падат като квадрат на напрежението. От друга страна, за захранване на електрически консуматори са необходими значително по-ниски напрежения, главно поради съображения за простота на дизайна (изолация), както и предпазни мерки. Оттук и необходимостта от трансформация на напрежението.
Обикновено трансформаторът се състои от две намотки на обща желязна сърцевина (фиг. VI. 13). В трансформатора е необходима желязна сърцевина, за да се намали потокът на изтичане и следователно по-добра връзка на потока между намотките. Тъй като желязото също е проводник, то предава редуващо се
Ориз. V1.13. AC трансформаторна верига.
Ориз. VI.14. Диаграма на колана Роговски. Прекъснатата линия условно показва пътя на интеграция.
магнитно поле само до малка дълбочина (виж § 87). Следователно сърцевините на трансформатора трябва да бъдат направени ламинирани, тоест под формата на набор от тънки пластини, електрически изолирани една от друга. За честота на захранване от 50 Hz обичайната дебелина на плочата е 0,5 mm. За трансформатори с високи честоти (в радиотехниката) е необходимо да се използват много тънки плочи (mm) или феритни сърцевини.
Задача 2. При какво напрежение трябва да се изолират плочите на сърцевината на трансформатора?
Ако броят на плочите в сърцевината и напрежението на завъртане на намотката на трансформатора, тогава напрежението между съседни плочи
В най-простия случай на липса на блуждаещ поток съотношението на ЕДС в двете намотки е пропорционално на броя на техните завои, тъй като индуцираната ЕДС на завъртане се определя от същия поток в сърцевината. Ако освен това загубите в трансформатора са малки и съпротивлението на натоварване е голямо, тогава е очевидно, че съотношението на напреженията на първичната и вторичната намотка също е пропорционално. Това е принципът на работа на трансформатора, който позволява лесна промяна на напрежението многократно.
Задача 3. Намерете коефициента на трансформация на напрежението при произволен товар.
Пренебрегвайки загубите в трансформатора и разсейването (идеален трансформатор), записваме уравнението за токовете в намотките във формата (в единици SI)
където е комплексното съпротивление на товара (вижте § 52) и изразът (51.2) се използва за индуцираната ЕДС на сложна верига. Използване на релация (51.6); можете да намерите коефициента на трансформация на напрежението, без да решавате уравнения (53.6), а просто да ги разделите едно на друго:
Коефициентът на трансформация се оказва равен, следователно, просто на съотношението на броя на завъртанията при всяко натоварване. Знакът зависи от избора на началото и края на намотките.
За да намерите текущия коефициент на трансформация, трябва да решите система (53.7), в резултат на което получаваме
В общия случай коефициентът се оказва някаква комплексна стойност, т.е. възниква фазово изместване между токовете в намотките. На интереси специален случайниско натоварване Тогава, т.е. съотношението на токовете става обратно на съотношението на напреженията.
Този режим на работа на трансформатора може да се използва за измерване на големи токове (токов трансформатор). Оказва се, че същата проста трансформация на токовете се запазва за произволна зависимост на тока от времето със специален дизайн на токов трансформатор. В този случай той се нарича колан на Rogowski (фиг. VI.14) и е гъвкав затворен соленоид с произволна форма с равномерно навиване. Работата на колана се основава на закона за запазване на циркулацията на магнитното поле (виж § 33): където интегрирането се извършва по контура вътре в колана (виж Фиг. VI.14), - общият измерен ток, обхванат от колан. Ако приемем, че напречните размери на колана са достатъчно малки, можем да напишем индуцираната ЕДС, индуцирана върху колана, както следва:
където е напречното сечение на колана и е плътността на намотката, и двете стойности се приемат за постоянни по дължината на колана; вътре в колана, ако плътността на навиване на колана и неговото напречно сечение 50 са постоянни по дължината (53.9).
Просто преобразуване електрическо напрежениевъзможно само за променлив ток. Това определя определящата му роля в съвременната индустрия. В случаите, когато е необходим постоянен ток, възникват значителни трудности. Например в електропреносните линии на ултра дълги разстояния използването на постоянен ток осигурява значителни предимства: намаляват топлинни загуби, тъй като няма скин ефект (вижте § 87) и няма резонанс
(вълнови) преходни процеси при включване - изключване на далекопровод, чиято дължина е от порядъка на дължината на вълната на променлив ток (6000 km за индустриална честота 50 Hz). Трудността се състои в изправянето на променлив ток с високо напрежение в единия край на преносната линия и преобразуването му обратно в другия.
След откритията на Ерстед и Ампер става ясно, че електричеството има магнитна сила. Сега беше необходимо да се потвърди влиянието на магнитните явления върху електрическите. Фарадей брилянтно реши този проблем.
През 1821 г. М. Фарадей пише в дневника си: „Превърнете магнетизма в електричество“. След 10 години той реши този проблем.
И така, Майкъл Фарадей (1791-1867) - английски физик и химик.
Един от основоположниците на количествената електрохимия. Първо получен (1823) през течно състояниехлор, след това сероводород, въглероден диоксид, амоняк и азотен диоксид. Открива бензена (1825), изучава физичните му свойства и някои Химични свойства. Въвежда понятието диелектрична константа. Името на Фарадей влезе в системата от електрически единици като единица за електрически капацитет.
Много от тези произведения биха могли сами да увековечат името на своя автор. Но най-важното от научни трудовеИзследванията на Фарадей са в областта на електромагнетизма и електрическата индукция. Строго погледнато, важен клон на физиката, който третира явленията на електромагнетизма и индукционно електричество, който в момента е от такова огромно значение за технологиите, е създаден от Фарадей от нищото.
Когато Фарадей най-накрая се посвещава на изследвания в областта на електричеството, се установява, че когато при обикновени условияНаличието на наелектризирано тяло е достатъчно, за да може неговото влияние да възбуди електричество във всяко друго тяло.
В същото време беше известно, че проводник, през който преминава ток и който също представлява електрифицирано тяло, не оказва никакво влияние върху други проводници, поставени наблизо. Какво причини това изключение? Това е въпросът, който интересува Фарадей и чието решение го води до най-важните открития в областта на индукционното електричество.
Фарадей навива два изолирани проводника успоредни един на друг върху една и съща дървена точилка. Той свърза краищата на единия проводник към батерия от десет клетки, а краищата на другия към чувствителен галванометър. Когато ток премина през първия проводник, Фарадей насочи цялото си внимание към галванометъра, очаквайки да забележи по неговите вибрации появата на ток във втория проводник. Но нищо подобно не се случи: галванометърът остана спокоен. Фарадей реши да увеличи силата на тока и въведе 120 галванични елемента във веригата. Резултатът беше същият. Фарадей повтаря този експеримент десетки пъти и все със същия успех. Всеки друг на негово място би напуснал експериментите с убеждението, че токът, преминаващ през проводник, не влияе на съседния проводник. Но Фарадей винаги се опитваше да извлече от своите експерименти и наблюдения всичко, което те можеха да дадат, и следователно, без да получава пряк ефект върху жицата, свързана с галванометъра, той започна да търси странични ефекти.
електромагнитна индукция на електрически ток
Той веднага забеляза, че галванометърът, оставайки напълно спокоен по време на цялото преминаване на тока, започна да трепти, когато самата верига беше затворена, а когато беше отворена, се оказа, че в момента, когато токът премина през първия проводник, и също когато това предаване е спряно, вторият проводник също се възбужда от ток, който в първия случай има обратна посока на първия ток и същата с него във втория случай и продължава само един момент. Тези вторични моментни токове, причинени от влиянието на първичните, са наречени от Фарадей индуктивни и това име им е останало и до днес.
Бидейки мигновени, мигновено изчезващи след появата си, индуктивните токове не биха имали практическо значение, ако Фарадей не беше намерил начин с помощта на гениално устройство (комутатор) непрекъснато да прекъсва и провежда отново първичния ток, идващ от батерията по първия проводник, поради което се появяват все повече и повече нови индуктивни токове непрекъснато се възбужда във втория проводник, като по този начин става постоянен. Така беше открит нов източник електрическа енергия, в допълнение към известните по-рано (триене и химични процеси), - индукция и новият видТази енергия е индуктивно електричество.
ЕЛЕКТРОМАГНИТНА ИНДУКЦИЯ(Латински inductio - насочване) - феноменът на генериране на вихър електрическо полепроменливо магнитно поле. Ако поставите затворен проводник в променливо магнитно поле, в него ще се появи електрически ток. Появата на този ток се нарича индукция на тока, а самият ток се нарича индукция.
Худолей Андрей, Хников Игор
Практическо приложение на явлението електромагнитна индукция.
Изтегли:
Преглед:
За да използвате визуализации на презентации, създайте акаунт за себе си ( сметка) Google и влезте: https://accounts.google.com
Надписи на слайдове:
Електромагнитна индукция в модерна технологияИзпълнено от ученици от 11 „А” клас МОУСОШ № 2 на град Суворов Хников Игор, Худолей Андрей
Феноменът електромагнитна индукция е открит на 29 август 1831 г. от Майкъл Фарадей. Феноменът на електромагнитната индукция се състои в възникването на електрически ток в проводяща верига, която или е в покой в променливо във времето магнитно поле, или се движи в постоянно магнитно поле по такъв начин, че броят на линиите на магнитна индукция, проникващи през промени във веригата.
ЕМП на електромагнитната индукция в затворен контур е числено равен и противоположен по знак на скоростта на промяна на магнитния поток през повърхността, ограничена от този контур. Посоката на индуцирания ток (както и големината на ЕМП) се счита за положителна, ако съвпада с избраната посока на заобикаляне на веригата.
Експериментът на Фарадей: постоянен магнит се вкарва или отстранява от намотка, свързана с галванометър. Когато магнитът се движи, във веригата възниква електрически ток.В рамките на един месец Фарадей експериментално открива всички съществени характеристики на явлението електромагнитна индукция. В днешно време всеки може да провежда експерименти на Фарадей.
Основните източници на електромагнитно поле Основните източници на електромагнитно поле могат да бъдат идентифицирани: Електропроводи. Електрическо окабеляване (вътре в сгради и конструкции). Битови електроуреди. Персонални компютри. Телевизионни и радиостанции. Сателитни и клетъчни комуникации (устройства, ретранслатори). Електрически транспорт. Радарни инсталации.
Електропроводи Проводниците на работещ електропровод създават електромагнитно поле с индустриална честота (50 Hz) в съседното пространство (на разстояния от порядъка на десетки метри от проводника). Освен това, силата на полето в близост до линията може да варира в широки граници, в зависимост от нейното електрическо натоварване. Всъщност границите на санитарно-охранителната зона са установени по граничната линия на максималната напрегнатост на електрическото поле, която е 1 kV/m, най-отдалечена от проводниците.
Електрическо окабеляване Електрическото окабеляване включва: захранващи кабели за сградни животоподдържащи системи, токоразпределителни проводници, както и разклонителни табла, захранващи кутии и трансформатори. Електрическото окабеляване е основният източник на електромагнитни полета с индустриална честота в жилищни помещения. В този случай нивото на напрегнатост на електрическото поле, излъчвано от източника, често е относително ниско (не надвишава 500 V/m).
Домакински електроуреди Източници на електромагнитни полета са всички домакински уреди, работещи с електрически ток. В този случай нивото на радиация варира в широки граници в зависимост от модела, дизайна на устройството и конкретния режим на работа. Също така, нивото на радиация силно зависи от консумацията на енергия на устройството - колкото по-висока е мощността, толкова по-високо е нивото на електромагнитното поле по време на работа на устройството. Напрегнатостта на електрическото поле в близост до електрически домакински уреди не надвишава десетки V/m.
Персонални компютри Основният източник на неблагоприятни ефекти върху здравето на компютърния потребител е устройството за визуално показване (VDI) на монитора. В допълнение към монитора и системна единицаперсоналният компютър може да включва и голям брой други устройства (като принтери, скенери, мрежови филтрии така нататък.). Всички тези устройства работят с електрически ток, което означава, че са източници на електромагнитно поле.
Електромагнитното поле на персоналните компютри има много сложен вълнов и спектрален състав и е трудно за измерване и количествено определяне. Той има магнитни, електростатични и радиационни компоненти (по-специално, електростатичният потенциал на човек, седнал пред монитор, може да варира от –3 до +5 V). Имайки предвид факта, че персоналните компютри вече се използват активно във всички индустрии човешка дейност, въздействието им върху човешкото здраве подлежи на внимателно проучване и контрол
Телевизионни и радиоразпръскващи станции В момента в Русия има значителен брой радиоразпръсквателни станции и центрове различни пристрастия. Предавателните станции и центрове са разположени на специално определени места и могат да заемат доста големи площи(до 1000 ха). В своята структура те включват една или повече технически сгради, в които са разположени радиопредаватели, и антенни полета, върху които са разположени до няколко десетки антенно-фидерни системи (AFS). Всяка система включва предавателна антена и захранваща линия, доставяща излъчвания сигнал.
Сателитни комуникации Сателитните комуникационни системи се състоят от предавателна станция на Земята и релейни сателити в орбита. Предавателните станции за сателитна комуникация излъчват тясно насочен вълнов лъч, чиято плътност на енергийния поток достига стотици W/m. Сателитните комуникационни системи създават силни електромагнитни полета на значителни разстояния от антените. Например станция с мощност 225 kW, работеща на честота 2,38 GHz, създава плътност на енергийния поток от 2,8 W/m2 на разстояние 100 km. Разсейването на енергия спрямо главния лъч е много малко и се получава най-вече в областта, където е директно разположена антената.
Клетъчни комуникации Клетъчната радиотелефония е една от най-бързо развиващите се телекомуникационни системи днес. Основни елементи на системата клетъчна комуникацияса базови станции и мобилни радиотелефони. Базовите станции поддържат радиовръзка с мобилни устройства, в резултат на което са източници на електромагнитни полета. Системата използва принципа на разделяне на зоната на покритие на зони или така наречените „клетки“ с радиус km.
Интензитетът на излъчване на базовата станция се определя от натоварването, тоест наличието на собственици мобилни телефонив зоната на обслужване на определена базова станция и желанието им да използват телефона за разговор, което от своя страна зависи основно от времето на деня, местоположението на станцията, деня от седмицата и други фактори. През нощта натоварването на станцията е почти нулево. Интензитетът на излъчване на мобилните устройства зависи до голяма степен от състоянието на комуникационния канал „мобилен радиотелефон – базова станция“ (колкото по-голямо е разстоянието от базовата станция, толкова по-висок е интензитетът на излъчване на устройството).
Електрически транспорт Електрическият транспорт (тролейбуси, трамваи, метро и др.) е мощен източник на електромагнитно поле в честотния диапазон Hz. В този случай в по-голямата част от случаите ролята на основен излъчвател играе тяговият електродвигател (за тролейбуси и трамваи въздушните пантографи се конкурират с електродвигателя по отношение на интензитета на излъченото електрическо поле).
Радарни инсталации Радарите и радарните инсталации обикновено имат антени от рефлекторен тип („чинии“) и излъчват тясно насочен радиолъч. Периодичното движение на антената в пространството води до пространствена прекъсване на излъчването. Наблюдава се и временна прекъсваемост на облъчването, което се дължи на цикличната работа на радара по облъчване. Те работят на честоти от 500 MHz до 15 GHz, но някои специални инсталации могат да работят на честоти до 100 GHz или повече. Поради специалния характер на излъчването, те могат да създават зони с висока плътност на енергийния поток (100 W/m2 или повече).
Метални детектори Технологично, принципът на работа на металдетектора се основава на феномена на записване на електромагнитно поле, което се създава около всеки метален предмет, когато се постави в електромагнитно поле. Това вторично електромагнитно поле варира както по интензитет (сила на полето), така и по други параметри. Тези параметри зависят от размера на обекта и неговата проводимост (златото и среброто имат много по-добра проводимост от например оловото) и, естествено, от разстоянието между антената на металдетектора и самия обект (дълбочина).
Горната технология определя състава на металдетектора: той се състои от четири основни блока: антена (понякога излъчващата и приемащата антена са различни, а понякога е една и съща антена), електронен блок за обработка, блок за извеждане на информация (визуален - LCD дисплей или индикатор за набиране и аудио - високоговорители или жакове за слушалки) и захранване.
Металдетекторите са: Търсене Инспекция За строителни цели
Търсене Този металдетектор е предназначен за търсене на всякакви метални предмети. По правило това са най-големите модели по размер, цена и, разбира се, по отношение на функциите, които изпълняват. Това се дължи на факта, че понякога е необходимо да се намерят обекти на дълбочина до няколко метра в дебелината на земята. Мощната антена е в състояние да създаде високо ниво на електромагнитно поле и да открие дори най-малките течения на големи дълбочини с висока чувствителност. Например, металотърсач за търсене открива метална монета на дълбочина 2-3 метра в дебелината на земята, която може дори да съдържа железни геоложки съединения.
Оборудване за проверка Използва се от разузнавателни служби, митнически служители и служители по сигурността на различни организации за търсене на метални предмети (оръжия, скъпоценни метали, проводници на взривни устройства и др.), скрити върху тялото и дрехите на човек. Тези метални детектори се отличават със своята компактност, лекота на използване и наличието на режими като тиха вибрация на дръжката (така че лицето, което се търси, да не знае, че служителят, който извършва търсенето, е намерил нещо). Диапазонът на откриване (дълбочината) на монети в рубли в такива металдетектори достига 10-15 см.
Широко разпространени са и дъговите металотърсачи, които на външен вид наподобяват арка и изисква човек да премине през нея. Покрай тях вертикални стениса положени свръхчувствителни антени, които засичат метални предметина всички нива на човешки растеж. Обикновено се монтират пред места за културни развлечения, в банки, институции и др. основна характеристикадъговидни металдетектори - висока чувствителност (регулируеми) и висока скорост на обработка на потока от хора.
За строителни цели Този клас металотърсачи, използвайки звукови и светлинни аларми, помага на строителите да открият метални тръби, структурни елементи или задвижвания, разположени както в дебелината на стените, така и зад прегради и фалшиви панели. Някои метални детектори за строителни цели често се комбинират в едно устройство с детектори дървен дизайн, детектори за напрежение на живи проводници, детектори за течове и др.
Вече знаем, че електрически ток, движещ се през проводник, създава магнитно поле около него. Въз основа на това явление човекът е изобретил и широко използва голямо разнообразие от електромагнити. Но възниква въпросът: ако електрическите заряди, когато се движат, причиняват появата на магнитно поле, това не работи ли и обратното?
Тоест, може ли магнитно поле да предизвика възникване на електрически ток в проводник? През 1831 г. Майкъл Фарадей установява, че електрически ток възниква в затворена проводяща електрическа верига при промяна на магнитното поле. Такъв ток се нарича индукционен ток, а феноменът на възникване на ток в затворена проводяща верига, когато магнитното поле, проникващо в тази верига, се промени, се нарича електромагнитна индукция.
Феноменът на електромагнитната индукция
Самото наименование „електромагнитен” се състои от две части: „електро” и „магнитно”. Електрическите и магнитните явления са неразривно свързани помежду си. И ако електрическите заряди, движейки се, променят магнитното поле около себе си, тогава магнитното поле, променяйки се, неизбежно ще принуди електрическите заряди да се движат, образувайки електрически ток.
В този случай променящото се магнитно поле е това, което причинява генерирането на електрически ток. Постоянното магнитно поле няма да предизвика движение електрически заряди, и съответно не се генерира индуциран ток. По-подробно разглеждане на явлението електромагнитна индукция, извеждането на формули и закона за електромагнитната индукция се отнася до курса за девети клас.
Приложение на електромагнитната индукция
В тази статия ще говорим за използването на електромагнитна индукция. Работата на много двигатели и генератори на ток се основава на използването на законите на електромагнитната индукция. Принципът на тяхното действие е доста прост за разбиране.
Промяна в магнитното поле може да бъде причинена например от движение на магнит. Следователно, ако преместите магнит вътре в затворена верига чрез външно въздействие, тогава в тази верига ще възникне ток. По този начин можете да създадете генератор на ток.
Ако, напротив, прекарате ток от източник на трета страна през веригата, тогава магнитът, разположен вътре във веригата, ще започне да се движи под въздействието на магнитното поле, образувано от електрическия ток. По този начин можете да сглобите електрически двигател.
Описаните по-горе генератори на ток преобразуват механичната енергия в електрическа в електроцентралите. Механичната енергия е енергията на въглищата, дизелово гориво, вятър, вода и така нататък. Електричеството се движи през кабели до потребителите и се преобразува обратно в механична енергия в електрически двигатели.
Електрическите двигатели на прахосмукачки, сешоари, миксери, охладители, електрически месомелачки и други многобройни устройства, които използваме всеки ден, се основават на използването на електромагнитна индукция и магнитни сили. Няма нужда да говорим за използването на същите тези явления в индустрията, ясно е, че има навсякъде.
