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柴油发电机一根直导线如何让交变电动势
发布时间:2019-03-11 17:13:35  ▏阅读:

        由《电工学》所学知识可知,当导体与磁场间有相对运动,而使两者相互切割时,就会在该导体内产生感应电动势,这种现象称为电磁感应。如果该导体是闭合的,在感应电动势的作用下,导体内就会产生电流,这个电流称为感应电流。将一根导线放在两个磁极的均匀磁场内,并在导线的两端接上一只电压表,当导线在垂直于磁力线方向以一定速度移动时,电压表的指针就会发生偏转。以上现象说明导线与磁场发生相对运动和相互切割后,在其内部已产生出感应电动势和感应电流。

导线在磁场中产生感应电动势的方向可以用右手定则来确定。将右手平伸,掌心迎着磁极N,并使磁力线垂直穿过手掌,拇指和其余四指伸直。这时拇指所指的方向为导线的运动方向,其余四指的指向就是感应电动势方向。从上述试验可知,导线在均匀磁场内沿着与磁力线垂直的方向运动时,它所产生感应电动势的大小与导线在磁场中的有效长度、磁场的磁通密度B以及导线在磁场中的运动速度成正比。

若将导线与外负载接成闭合回路,导线中就会产生电流并输出电功率,而同步发电机就是根据这一原理来制造的。

在现代社会,交流电被广泛应用于工业、农业、交通运输和信息通信等各个方面。人们的日常生活,如电风扇、空调、电冰箱、电视机和计算机等家用电器同样离不开交流电。因此,交流电在生产、生活中占有极其重要的地位。平时所用的交流电都是按正弦规律变化。正弦交流电是一种大小和方向随时间作周期性变化的电流。

1)正弦交流电的产生

柴油发电机一根直导线在两极均匀磁场内作等速旋转时所产生的交变电动势。由以上分析可知,旋转导线中感应电动势的大小取决于磁场的磁通密度、导线在磁场中的有效长度、导线切割磁力线的速度以及导线运动方向与磁力线方向的夹角“而感应电动势的方向则决定于导线切割磁力线的方向。因此,当长度不变的导线在均匀磁场内按一定方向作等速旋转时,它所产生的感应电动势数值将只与导线切割磁力线时的角度有关。

导线处于位置1时,由于导线的转动方向与磁力线平行,所以并未切割磁力线,也就不会产生感应电动势;当导线转动至位置2时,导线与磁力线间的夹角比较小,所以产生的感应电动势也较小;当导线转动至位置3时,与磁力线的夹角有所增大,所以它产生的感应电动势也相应增大;当导线转动到位置4时,导线与磁力线相垂直,这时导线切割磁力线的角度为最大,正好处于磁极的中央位置,因而它所产生的感应电动势也为最大。经过位置4以后,导线与磁力线的夹角又逐渐减小,它所产生的感应电动势也就渐次减小。当转动到位置7时,导线的感应电动势减到零。

导线经过位置7以后就进人磁场的另一个磁极下面。这时,由于导线切割磁力线的方向与前半转时的方向相反,所以它产生的感应电动势方向也随之相反。当导线相继转动至位置89时,随着导线切割反方向磁力线角度的变化又逐渐使感应电动势增大;在导线处于位置10时,将达到反方向感应电动势的最大值;随着导线切割磁力线角度的相继减小,它所产生的感应电动势也随之逐渐减小;当导线转动至起点位置1时,感应电动势又回落到零;若导线继续旋转,则该导线内的感应电动势数值将重复以上的变化。

如果将导线在圆周上旋转的各点位置展开,用一根直线来表示导线在圆周上移动的角度位置,而在垂直方向按比例画出导线在这些位置上所产生的感应电动势,并规定一个方向的感应电动势力正,相反方向的感应电动势则为负。这样,就可以依照这些感应电动势的大小绘出一条按一定规律变化的曲线。这条波动起伏的曲线在数学上称为正弦曲线,而按这种正弦规律变化的交流电源,称为正弦交流电。


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