Задачи для контрольной работы — Студопедия
Поделись
| Варианты. | Номера задач |
| 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 3 12 22 32 42 52 62 72 82 92 3 13 23 33 43 53 63 73 83 93 4 14 24 34 44 54 64 74 84 94 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 6 16 26 36 46 56 66 76 86 96 7 17 27 37 47 57 67 77 87 97 8 18 28 38 48 58 68 78 88 98 9 19 29 39 49 59 69 79 89 99 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 |
1. Электрическое поле создано двумя точечными зарядами 2·10-7 Кл и — 2·10-7 Кл. Расстояние между зарядами 50 см. Определить напряженность электрического поля в точке, находящейся на расстоянии 30 см от одного заряда и 40 см от другого заряда.
2. Поле создано бесконечной плоскостью с поверхностной плотностью заряда 4·10-5 Кл/м2, к которой подвешен на нити шарик массой 1 г и зарядом 10
Определить угол, образованный нитью и плоскостью.
3. Два точечных заряда 1 Кл и – 4 Кл расположены в 12 м друг от друга. На каком расстоянии от второго заряда напряженность электрического поля равна нулю?
4. Четыре одинаковых положительных точечных заряда q = 10мкКл закреплены в вершинах квадрата со стороной 1 м. Найти силу, действующую со стороны трех зарядов на четвертый.
5. Частица массой 2 мг и зарядом 5·10-6 Кл находится в однородном поле напряженностью 200 кВ/м. Какой путь пройдет частица за 4 мс, если ее начальная скорость равна нулю?
6. Два точечных заряда 1 мкКл и – 4 мкКл расположены в воздухе на расстоянии 20 см друг от друга. Определить напряженность электрического поля в точке, расположенной на расстоянии 12 см от первого заряда и 16 см от второго.
7. На шелковых нитях длиной 50 см каждая, прикрепленных к одной точке, висят два одинаково заряженных шарика массой по 0,2 г каждый. Определить заряд каждого шарика, если они отошли друг от друга на 8 см.
8. Два положительных точечных заряда находятся на расстоянии 0,5 м один от другого. Величина одного заряда вдвое больше другого. На прямой, соединяющей эти заряды, поместили третий заряд. Определить, на каком расстоянии от большего заряда расположен третий заряд, если система находится в равновесии.
9. Два тонких длинных провода, равномерно заряженных равными по модулю разноименными зарядами, расположены параллельно друг другу на расстоянии 16 см. Напряженность поля в точке, находящейся посередине между проводами, равна 680 В/м. Найти линейную плотность заряда на проводах.
10. Два положительных заряда 0,4 нКл и 0,1 нКл закреплены на концах тонкого диэлектрического стержня длиной 9 см. По стержню может скользить без трения заряженный шарик. Найти положение равновесия подвижного шарика. Считать за точку начала отсчета больший заряд.
11. В поле точечного заряда q = 40 нКл на некотором расстоянии находится заряд q1
При этом совершается работа 0,1 мкДж. На какое расстояние переместится заряд q1?12. Частица с зарядом 0,1 мкКл влетает в плоский конденсатор емкостью 2 мкФ вблизи первой пластины и отклоняется ко второй. Определить изменение кинетической энергии частицы за время движения между пластинами, если заряд конденсатора 1400мКл.
13. Какую ускоряющую разность потенциалов должна пройти α – частица, чтобы приобрести такую же скорость, какую приобретает протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов в 10
14. Металлический шар радиусом 2 см, заряженный до потенциала 30 В, соединили тонкой проволокой с шаром емкостью 3 пФ, на котором находится заряд 6·10-10 Кл. Какова будет поверхностная плотность зарядов на шарах после перераспределения зарядов?
15. Два шара радиусами 10 см и 25 см имели заряды 2·10-9 Кл и 5·10-9 Кл соответственно. Шары соединили тонким проводником.
Определить конечный потенциал шаров.
16. Пылинку, имеющую заряд — 1 нКл, помещают в воздухе на расстоянии 10 см от центра заряженного шарика радиусом 2 см, заряд шарика 4 мкКл. Какую работу совершит сила электрического поля к моменту, когда пылинка упадет на поверхность шарика?
17. Металлическому шару радиусом 10 см сообщен заряд равный 4·10-9 Кл. Определить напряженность и потенциал поля в центре шара и на расстоянии 10 см от его поверхности.
18. Расстояние между двумя точечными зарядами q1 = 12·10-9 Кл и q2 = 2·10-9 Кл равно 10 см. Какая работа будет произведена, если второй заряд, отталкиваясь от первого, пройдет 4 см?
19. Градиент потенциала внутри плоского воздушного конденсатора равен 10 В/см. Определить поверхностную плотность заряда на обкладках.
20. 1000 шарообразных капелек ртути радиусом 0,1 мм каждая, имеющие заряды по 8·10
21. Плоский воздушный конденсатор зарядили при помощи источника до напряжения 200 В. Затем конденсатор был отключен от источника. Начальное расстояние между обкладками конденсатора 0,2 мм. Каким станет напряжение на конденсаторе, если расстояние между обкладками увеличить до 0,7 мм? Изменится ли при этом напряженность электрического поля конденсатора?
22. Плоский конденсатор с площадью пластин 50 см2 и расстоянием между ними 4 мм заряжен до разности потенциалов 200 В. Диэлектрик – фарфор (ε = 4,7). Определить энергию конденсатора.
23. Напряженность электрического поля между обкладками плоского конденсатора 6000 В/м. Определите массу пылинки, помещенной в это поле, если она имеет заряд 1,5·10-9 Кл и находится в равновесии.
24. Шар, емкость которого относительно Земли 8 мкФ, заряжен до потенциала 2000 В. Его соединяют проводником с незаряженным шаром емкостью 32 мкФ. Найти энергию, выделившуюся в проводнике.
25. Плоский конденсатор с площадью пластин 50 см2 и расстоянием между ними 2 мм заряжен до разности потенциалов 100 В.
26. Конденсаторы емкостью 1 мкФ и 2 мкФ заряжены до разности потенциалов 20 В и 50 В соответственно. После зарядки конденсаторы соединили одноименными полюсами. Определить разность потенциалов между обкладками конденсаторов после их соединения.
27. Плоский воздушный конденсатор с площадью пластин 30 см2 получил заряд 10-9 Кл. Определить ускорение электрона, пролетающего через такой конденсатор. Как изменится напряженность поля, если заполнить конденсатор парафином?
28. Между пластинами конденсатора, заряженного до разности потенциалов 600 В висит капелька ртути, несущая заряд и удерживаемая силами электрического поля. Найти величину заряда, если расстояние между пластинами 0,5 см, масса капельки 38 нг.
29. Плоский конденсатор, расстояние между пластинами которого 3 см, заряжен до разности потенциалов 300 В и отключен от источника. Каково будет напряжение на пластинах конденсатора, если его пластины раздвинуть до расстояния 6 см?
30.
Определить емкость плоского воздушного конденсатора с площадью пластин по 20 см2 и расстоянием между пластинами 4 мм. Как изменится электроемкость, если обе пластины конденсатора погрузить наполовину в масло? Диэлектрическая проницаемость масла 2,5.
31. При силе тока 15 А аккумулятор отдает во внешнюю цепь мощность 135 Вт, при токе 6 А – мощность 64,8 Вт. Определите ЭДС и внутреннее сопротивление аккумулятора.
32. В данной схеме КПД источника
составляет 80%, сопротивление резистора
R1 = 100 Ом, и на нем выделяется
мощность 16 Вт, а падение напряжения
на резисторе R3 равно 40 В. Найти ЭДС
источника.
33. Спираль электроплитки сопротивлением R разрезали пополам и соединили две половинки параллельно. Определить, во сколько раз изменится мощность плитки.
34. Два проводника сопротивлением 400 Ом и 0,6 кОм соединены параллельно. Найти силу тока в неразветвленной цепи и количество теплоты, выделившееся на каждом сопротивлении за 10 часов, если ЭДС источника 1,7 В, а внутреннее сопротивление источника 100 Ом.
35. Источник тока, внутреннее сопротивление которого 1,5 Ом, замкнут сопротивлением нагрузки, величина которой возросла с 3 Ом до 7,5 Ом. Во сколько раз уменьшилась потеря энергии в источнике тока?
36. Электромотор, номинальная мощность которого 4,4 кВт при напряжении 220 В, подключен к сети в 220 В слишком длинным проводом сопротивлением 9 Ом. Определить потери электроэнергии за каждую минуту работы мотора.
37. Сколько времени потребуется для нагревания воды объемом 2 л до кипения при начальной температуре 100С в электрическом чайнике с электронагревателем мощностью 1 кВт, если его КПД равен 90%? Какова сила тока в спирали нагревателя, если напряжение равно 220 В?
38. Линия электропередачи длиной 35 км находится под напряжением 140 кВ и рассчитана на передачу мощности 7 МВт. Потери в линии не должны превышать 5 % переданной энергии. Определить площадь сечения медных проводов для такой линии.
39. При включении в электрическую цепь проводника диаметром 0,5 мм и длиной 4,7 м разность потенциалов на концах проводника 1,2 В при величине тока в цепи 1 А.
Определить удельное сопротивление материала проводника.
40. Лампочка накаливания с вольфрамовой нитью потребляет ток 0,3 А. Диаметр нити 40 мкм, температура 25000С. Определить силу электрического поля, действующую на электрон нити. Удельное сопротивление вольфрама 5,6·10-8 Ом·м, термический коэффициент 4,6·10-3 К-1.
41. Найти сопротивления R1 и R2 (см.рис.2), если по ним текут токи I1 = 0,25 А и I2 = 0,1 А, а R3 = 15 Ом, Е1 = 5 В, Е2 = 7,5 В Е3=1,25 В. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
42. Определить токи во всех участках цепи (см.рис.2), где Е1 = 22 В, Е2 = 8 В, Е3 = 11 В, а R1 = 50 Ом, R2 = 100 Ом и R3 = 30 Ом. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
43. Найти сопротивление R1 и ЭДС Е2 (см.рис.2), если I1 = 0,2 А и I2 = 0,3 А, R2 = 30 Ом, R3 = 20 Ом, Е1 = 14 В, Е3 = 9 В.
Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
44. Найти величину сопротивления R (см.рис.3), если по нему течет ток I = 0,2 А, Е1 = 2,0 В, Е2 = 3,6 В, Е3 = 5,1 В, а внутренние сопротивления источников тока одинаковы и равны 0,15 Ом каждое.
45. Какую силу тока показывает миллиамперметр (см.рис.4), если Е1 = 2 В, Е2= 1,5 В, R1 = 1000 Ом, R2 = 500 Ом, R3 = 100 Ом, а сопротивление миллиамперметра 150 Ом? Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
46. Найти токи во всех участках цепи (см.рис.2), если Е1 = 4 В, Е2 = 2 В, Е3 = 8 В, а R1 = 6 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 1 Ом, внутренние сопротивления источников тока r1 = 0,3 Ом, r2 = 0,1 Ом, r3 = 0,4 Ом.
47. Какую силу тока показывает миллиамперметр (см.рис.4), если Е1 = 2,5 В, Е2= 8,5 В, R3 = 500 Ом, сопротивление миллиамперметра 200 Ом, а падение напряжения на сопротивлении R2 равно 1 В? Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
48. Найти токи во всех участках цепи (см.рис.1), где Е1 = 12 В, Е2 = 10 В, R1 = 45 Ом, R2 = 20 Ом, R3 = 15 Ом. Внутренним сопротивлением источников тока пренебречь.
49. Найти величину ЭДС Е3 (см.рис.3), если Е1 = 2,5 В, Е2= 2 В, R = 5 Ом, r1 = r2 = 0,2 Ом, а через источник тока Е3 с внутренним сопротивлением 0,1 Ом проходит ток 0,15 А.
50. Найти токи во всех участках цепи (см.рис.3), если Е1 = 2,5 В, Е2 = 2,2 В, Е3 = 3,0 В. Внутренние сопротивления источников тока r1 = r2 = r3 = 0,2 Ом, а сопротивление R = 4,7 Ом.
51. По двум длинным прямолинейным и параллельным проводам, расстояние между которыми 4 см, в противоположных направлениях текут токи 0,3 А и 0,5 А. Найти индукцию магнитного поля в точке, которая находится на расстоянии 2 см от первого провода на прямой, соединяющей эти провода.
52. Ток, текущий в рамке, содержащей N витков, создает магнитное поле. В центре рамки индукция поля 0,126 Тл. Найти магнитный момент рамки, если ее радиус 10 см.
53. Прямой провод согнут в виде квадрата со стороной 8 см. Какой силы ток надо пропустить по проводнику, чтобы напряженность магнитного поля в точке пересечения диагоналей была 20 А/м?
54. Напряженность магнитного поля в центре кругового витка радиусом 10 см равна 40 А/м. Определить напряженность поля на оси витка в точке, расположенной на расстоянии 0,08 м от центра витка.
55. По двум одинаковым круговым виткам радиусом 6 см, плоскости которых взаимно перпендикулярны, а центры совпадают, текут одинаковые токи силой 3 А. Найти напряженность и индукцию магнитного поля в центре витков.
56. По двум длинным прямолинейным и параллельным проводам текут в противоположных направлениях токи I1 = 20 А и I2 = 60 А. Расстояние между проводами 8 см. На каком расстоянии от первого провода на прямой, соединяющей их, напряженность суммарного магнитного поля токов равна нулю.
57. По двум тонким длинным параллельным проводам, расстояние между которыми 10 см, текут в одном направлении токи силой 3 А и 2 А. Определить индукцию и напряженность магнитного поля в точке, удаленной на расстояние 6 см от первого провода и на расстояние 8 см от второго провода, если провода находятся в воздухе.
58. Бесконечно длинный прямой проводник согнут под прямым углом. По проводнику течет ток силой 2 А. Найти напряженность и магнитную индукцию в точке, расположенной на биссектрисе угла на расстоянии 5 см от сторон проводника.
59. Определите магнитную индукцию поля, создаваемого отрезком бесконечно длинного провода, в точке, равноудаленной от концов отрезка и находящейся на расстоянии 4 см от его середины. Длина отрезка провода 20 см, а сила тока в проводе 10 А.
60. Алюминиевый провод, площадь поперечного сечения которого 1 мм2, с током 2,7 А, подвешен в горизонтальной плоскости перпендикулярно магнитному меридиану. Какую долю от веса провода составляет сила, действующая со стороны земного магнитного поля? На сколько может уменьшиться вес 1 м провода вследствие действия этой силы? Горизонтальная составляющая магнитного поля Земли 16 мкТл.
61. Обмотка соленоида с железным сердечником содержит 600 витков. Длина сердечника 40 см. Как и во сколько раз изменится индуктивность соленоида, если сила тока, протекающего по обмотке возрастает от 0,2 А до 1 А?
62. Соленоид имеет 800 витков на метр. Площадь поперечного сечения витков 10 см2, сила тока 2 А. Соленоид имеет чугунный сердечник. Определить магнитную проницаемость чугуна и плотность энергии магнитного поля внутри соленоида.
63. Обмотка длинного соленоида с железным сердечником имеет 10 витков на каждый сантиметр длины. Найти магнитную проницаемость железа, если при силе тока 1 А, плотность энергии магнитного поля 250 Дж/м3.
64. Индукция магнитного поля в стальном сердечнике 1,4 Тл. Определить напряженность магнитного поля и магнитную проницаемость стали при этих условиях.
65. По соленоиду течет ток 5 А. Длина соленоида 1 м, число витков 500, площадь поперечного сечения 50 см2. В соленоид вставлен стальной сердечник.
Найти энергию магнитного поля.
66. Соленоид с чугунным сердечником имеющий поперечное сечение 20 см2 пронизывается магнитным потоком 1 мВб. Найти величину магнитной индукции и относительную магнитную проницаемость чугуна.
67. При индукции магнитного поля 1 Тл на каждый кубический сантиметр железа приходится энергия поля 2·10-4Дж. Определить магнитную проницаемость железа.
68. Соленоид с железным сердечником имеет 200 витков. При силе тока 2,5 А магнитный поток в железе 6·10-4 Вб. Найти энергию магнитного поля в железе.
69. Сколько ампер – витков требуется для того, чтобы получить поток магнитной индукции 3·10-4 Вб в железном сердечнике тороида, если длина средней линии сердечника 120 см и сечение 2,5 см2?
70. Чему равна магнитная проницаемость стали и магнитная индукция, если стальной брусок помещен в магнитное поле напряженностью 3000 А/м?
71. Заряженная частица, пройдя разность потенциалов 1 кВ, приобрела скорость 1,87·107 м/с.
Определить удельный заряд частицы.
72. В однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл влетает перпендикулярно силовым линиям α – частица с кинетической энергией 400 эВ. Найти силу, действующую на α – частицу, радиус окружности, по которой движется частица и период ее обращения.
73. Электрон со скоростью 5·105 м/с влетает в пространство, где на него действуют два взаимно перпендикулярных магнитных поля, индукция которых соответственно равны 1,73 мкТл и 2,30 мкТл. Скорость электрона перпендикулярна обоим полям. Определить радиус траектории электрона.
74. Электрон, ускоренный электрическим полем с разностью потенциалов 300 В, влетает перпендикулярно силовым линиям в однородное магнитное поле и движется по окружности радиусом 10 см. Определить индукцию магнитного поля и период обращения электрона по окружности.
75. В однородном магнитном поле перпендикулярно линиям магнитной индукции движется прямой проводник длиной 60 см. Определить силу Лоренца, действующую на свободный электрон в проводнике, если на его концах возникает разность потенциалов 20 мкВ.
76. Две частицы с равными зарядами ускоряются одинаковой разностью потенциалов и, попадая в однородное магнитное поле, движутся по окружности. Во сколько раз радиус окружности для первой частицы больше радиуса для второй, если масса первой частицы в 4 раза больше массы второй частицы?
77. Протон и электрон, ускоренные одинаковой разностью потенциалов 1000 В, влетают в однородное магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям. Во сколько раз радиус траектории движения протона больше радиуса траектории электрона?
78. Заряженная частица проходит в электрическом поле ускоряющую разность потенциалов 2 кВ и влетает в однородное магнитное поле с индукцией 150 мкТл, направленное перпендикулярно скорости ее движения. Определить удельный заряд частицы, если ее радиус траектории равен 1 мм.
79. Вычислить радиус окружности, по которой будет двигаться электрон в однородном магнитном поле с индукцией 10 Тл, если вектор скорости электрона направлен перпендикулярно вектору индукции, а модуль скорости равен 10 м/с?
80.
Протон, пройдя ускоряющую разность потенциалов 400 В, влетел в однородное магнитное поле с индукцией 0,2 Тл и начал двигаться по окружности. Вычислить радиус окружности.
81. Через контур индуктивности 2 мГн протекает ток, сила которого изменяется со временем по закону I= (6+0,4t-0,5t2) A. Для момента времени 2 секунды определить магнитный поток, пронизывающий контур, ЭДС самоиндукции, энергию магнитного поля. Найти величину силы тока, при которой ЭДС самоиндукции обращается в ноль.
82. На катушке сопротивлением 5 Ом и индуктивностью 20 мГн поддерживается постоянное напряжение. Определить это напряжение, если при размыкании катушки выделилось 1,25 Дж теплоты.
83. Прямолинейный проводник длиной 1 м движется с постоянной скоростью 1 м/с в однородном магнитном поле с индукцией 1 мТл. Сам проводник, вектор его скорости и вектор магнитной индукции перпендикулярны друг другу. Найти разность потенциалов между концами проводника.
84. Определить величину ЭДС, индуцируемую в прямом проводнике, который перемещается в однородном магнитном поле с индукцией 0,9 Тл со скоростью 7 м/с, если его длина 0,4 м, а направление вектора скорости составляет угол 30 0 с направлением магнитного поля.
85. Дроссель имеет 100 витков, площадь каждого из которых равна 12 мм2. При равномерном уменьшении силы тока в дросселе от 2 А до нуля за 1 мс на концах обмотки дросселя возникает ЭДС самоиндукции 300 В. Найти индуктивность дросселя и первоначальные значения магнитного потока и магнитной индукции.
86. В однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл находится плоский виток площадью 10 м2 и с сопротивлением 1 Ом. Виток расположен перпендикулярно силовым линиям поля. Какой заряд протечет по витку, если индукция плавно уменьшится до нуля?
87. Однородное магнитной поле перпендикулярно плоскости кольца радиусом 1 см, изготовленного из медной проволоки диаметром 2 мм. С какой скоростью должно изменяться во времени магнитной поле, чтобы сила индукционного тока в кольце составила 10 А? Удельное сопротивление меди 17 нОм·м.
88. Сколько витков провода должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным сечением 50 см2 , чтобы в ней при изменении магнитной индукции от 0,1 Тл до 1,1 Тл в течение 5·10-3 с возбуждалась ЭДС индукции 100 В?
89.
Катушка с железным сердечником имеет площадь поперечного сечения 50 см2 и число витков равное 500. Индуктивность катушки с сердечником равна 0,28 Гн при токе через обмотку в 5 А.Найти индукцию магнитного поля в железном сердечнике при этих условиях.
90. В однородном магнитном поле, индукция которого 0,1 Тл движется провод длиной 2 м со скоростью 5 м/с. Направления магнитного поля, вектора скорости и провода взаимно перпендикулярны. Какая ЭДС наводится в проводе?
91. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 6 мкФ и катушки индуктивностью 0,24 Гн. Определить максимальную силу тока в контуре, если максимальное напряжение на обкладках конденсатора равно 400 В. Сопротивление контура принять равным нулю.
92.Входной контур радиоприемника состоит из катушки индуктивностью 2 мГн и плоского конденсатора с площадью пластин 10 см2 и расстоянием между ними 2 мм. Пространство между пластинами заполнено слюдой с диэлектрической проницаемостью 7. На какую частоту настроен радиоприемник?
93.
Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,01 Гн и конденсатора емкостью 1 мкФ. Определить максимальное значение разности потенциалов на обкладках конденсатора, если максимальная сила тока в цепи равна 0,1 А.
94. Какую электроемкость должен иметь конденсатор в колебательном контуре, настроенном на длину волны 1000 м? Индуктивность катушки 10 мГн.
95. Колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора емкостью 1 пФ, имеет частоту 5 МГц. Найти максимальную силу тока, протекающего в катушке, если полная энергия контура 0,5 мкДж.
3-96. Определить максимальную силу тока в контуре, если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора емкостью 3 мкФ составляет 100 В. Индуктивность катушки 0,3 Гн. Активным сопротивлением проводов в контуре пренебречь.
97. Закрытый колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. Определить собственную частоту колебаний, возникающих в контуре, если максимальная сила тока в катушке индуктивности 1,2 А, максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора 1200 В, полная энергия контура 1,1 мДж.
98. Катушка длиной 20 см и площадью сечения 10 см2, содержащая 500 витков, присоединена параллельно к конденсатору емкостью 889 пФ. На какую длину волны будет резонировать контур?
99. Катушка длиной 50 см и площадью поперечного сечения 3 см2 имеет 1000 витков и соединена параллельно с воздушным конденсатором, который имеет площадь пластин по 75 см2, расстояние между пластинами 5 мм. Определить период колебаний такого контура.
100. Какую индуктивность нужно включить в закрытый колебательный контур, чтобы получить электромагнитные колебания частотой 420 Гц, если конденсатор имеет емкость 0, 22 мкФ?
50 Это сколько витков | Хитрости Жизни
Содержание
В раздел : Советы → Расcчитать силовой трансформатор
Как рассчитать силовой трансформатор и намотать самому.
Можно подобрать готовый трансформатор из числа унифицированных типа ТН, ТА, ТНА, ТПП и других. А если Вам необходимо намотать или перемотать трансформатор под нужное напряжение, что тогда делать?
Тогда необходимо подобрать подходящий по мощности силовой трансформатор от старого телевизора, к примеру, трансформатор ТС-180 и ему подобные.
Надо четко понимать, что чем больше количества витков в первичной обмотке тем больше её сопротивление и поэтому меньше нагрев и второе, чем толще провод, тем больше можно получить силу тока, но это зависит от размеров сердечника — сможете ли разместить обмотку.
Что делаем далее, если неизвестно количество витков на вольт? Для этого необходим ЛАТР, мультиметр (тестер) и прибор измеряющий переменный ток — амперметр. Наматываем по вашему усмотрению обмотку поверх имеющейся, диаметр провода любой, для удобства можем намотать и просто монтажным проводом в изоляции.
Формула для расчета витков трансформатора
Сопутствующие формулы: P=U2*I2 Sсерд(см2)= √ P(ва) N=50/S I1(a)=P/220 W1=220*N W2=U*N D1=0,02*√i1(ma) D2=0,02*√i2(ma) K=Sокна/(W1*s1+W2*s2)
50/S — это эмпирическая формула, где S — площадь сердечника трансформатора в см2 (ширину х толщину), считается, что она справедлива до мощности порядка 1кВт.
Измерив площадь сердечника, прикидываем сколько надо витков намотать на 10 вольт, если это не очень трудно, не разбирая трансформатора наматываем контрольную обмотку через свободное пространство (щель).
Подключаем лабораторный автотрансформатор к первичной обмотке и подаёте на неё напряжение, последовательно включаем контрольный амперметр, постепенно повышаем напряжение ЛАТР-ом, до начала появления тока холостого хода.
Если вы планируете намотать трансформатор с достаточно «жёсткой» характеристикой, к примеру, это может быть усилитель мощности передатчика в режиме SSB, телеграфном, где происходят довольно резкие броски тока нагрузки при высоком напряжении ( 2500 -3000 в), например, тогда ток холостого хода трансформатора устанавливаем порядка 10% от максимального тока, при максимальной нагрузке трансформатора. Замерив полученное напряжение, намотанной вторичной контрольной обмотки, делаем расчет количества витков на вольт.
Пример: входное напряжение 220вольт, измеренное напряжение вторичной обмотки 7,8 вольта, количество витков 14.
Рассчитываем количества витков на вольт
14/7,8=1,8 витка на вольт.
Если нет под рукой амперметра, то вместо него можно использовать вольтметр, замеряя падение напряжение на резисторе, включенного в разрыв подачи напряжения к первичной обмотке, потом рассчитать ток из полученных измерений.
Вариант 2 расчета трансформатора.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор рассчитывают в такой последовательности:
| 1. Определяют значение тока, протекающего через вторичную обмотку трансформатора: I2 = 1,5 Iн , где: I2 — ток через обмотку II трансформатора, А; Iн — максимальный ток нагрузки, А. 2. Определяем мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора: P2 = U2 * I2 , где: P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U2 — напряжение на вторичной обмотке, В; I2 — максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А. 3. Подсчитываем мощность трансформатора: Pтр = 1,25 P2 , где: Pтр — мощность трансформатора, Вт; P2 — максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора.  4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке: I1 = Pтр / U1 , где: I1 — ток через обмотку I, А; Ртр — подсчитанная мощность трансформатора, Вт; U1 — напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение). | 5. Рассчитываем необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода: S = 1,3 Pтр , где: S — сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр — мощность трансформатора, Вт. 6. Определяем число витков первичной (сетевой) обмотки: w1 = 50 U1 / S , где: w1 — число витков обмотки; U1 — напряжение на первичной обмотке, В; S — сечение сердечника магнитопровода, см2. 7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки: w2 = 55 U2 / S , где: w2 — число витков вторичной обмотки; U2 — напряжение на вторичной обмотке, В; S-сечение сердечника магнитопровода, см2. 8. Высчитываем диаметр проводов обмоток трансформатора: d = 0,02 I , где: d-диаметр провода, мм; I-ток через обмотку, мА.  |
Ориентировочный диаметр провода для намотки обмоток трансформатора в таблице 1.
| Таблица 1 | |
| Iобм, ma | Еще один способ расчета мощности трансформатора по габаритам. Ориентировочно посчитать мощность трансформатора можно используя формулу: P=0.022*S*С*H*Bm*F*J*Кcu*КПД; P — мощность трансформатора, В*А; S — сечение сердечника, см² L, W — размеры окна сердечника, см; Bm — максимальная магнитная индукция в сердечнике, Тл; F — частота, Гц; Кcu — коэффициент заполнения окна сердечника медью; КПД — коэффициент полезного действия трансформатора; Имея в виду что для железа максимальная индукция составляет 1 Тл. Варианты значений для подсчета мощности трансформатора КПД = 0,9, f =50, B = 1 — магнитная индукция [T], j =2.5 — плотность тока в проводе обмоток [A/кв.мм] для непрерывной работы, KПД =0,45 — 0,33. |
Если вы располагаете достаточно распространенным железом — трансформатор ОСМ-0,63 У3 и им подобным, можно его перемотать?
Расшифровка обозначений ОСМ: О — однофазный, С — сухой, М — многоцелевого назначения.
По техническим характеристикам он не подходит в для включения однофазную сеть 220 вольт т.к. рассчитан на напряжение первичной обмотки 380 вольт.
Что же в этом случае делать?
Имеется два пути решения.
1. Смотать все обмотки и намотать заново.
2. Смотать только вторичные обмотки и оставить первичную обмотку, но так как она рассчитана на 380В, то с нее необходимо смотать только часть обмотки оставив на напряжение 220в.
При сматывании первичной обмотки получается примерно 440 витков (380В) когда сердечник Ш-образной формы, а когда сердечник трансформатора ОСМ намотан на ШЛ данные другие — количество витков меньше.
Данные первичных обмоток на 220в трансформаторов ОСМ Минского электротехнического завода 1980 год.
- 0,063 — 998 витков, диаметр провода 0,33 мм
- 0,1 — 616 витков, диаметр провода 0,41 мм
- 0,16 — 490 витков, диаметр провода 0,59 мм
- 0,25 — 393 витка, диаметр провода 0,77 мм
- 0,4 — 316 витков, диаметр провода 1,04 мм
- 0,63 — 255 витков, диаметр провода 1,56 мм
- 1,0 — 160 витков, диаметр провода 1,88 мм
ОСМ 1,0 (мощность 1 кВт), вес 14,4кг.
Сердечник 50х80мм. Iхх-300ма
Рассмотрим на примере ТПП-312-127/220-50 броневой конструкции.
В зависимости от напряжения в сети подавать напряжение на первичную обмотку можно на выводы 2-7, соединив между собой выводы 3-9, если повышенное — то на 1-7 (3-9 соединить) и т.д. На схеме подключение показано случае пониженного напряжение в сети.
Часто возникает необходимость применять унифицированные трансформаторы типа ТАН, ТН, ТА, ТПП на нужное напряжение и для получения необходимой нагрузочной способности, а простым языком нам надо подобрать, к примеру, трансформатор со вторичной обмоткой 36 вольт и чтобы он отдавал 4 ампера под нагрузкой, первичная конечно 220 вольт.
Как подобрать трансформатор?
С начало определяем необходимую мощность трансформатора, нам необходим трансформатор мощностью 150 Вт.
Входное напряжение однофазное 220 вольт, выходное напряжение 36 вольт.
После подбора по техническим данным определяем, что в данном случае нам больше всего подходит трансформатор марки ТПП-312-127/220-50 с габаритной мощностью 160 Вт (ближайшее значение в большую сторону ), трансформаторы марки ТН и ТАН в данном случае не подходят.
Вторичные обмотки ТПП-312 имеют по три раздельные обмотки напряжением 10,1в 20,2в и 5,05в, если соединить их последовательно 10,1+20,2+5,05=35,35 вольт, то получаем напряжение на выходе почти 36 вольт. Ток вторичных обмоток по паспорту составляет 2,29А, если соединить две одинаковые обмотки параллельно, то получим нагрузочную способность 4,58А (2,29+2,29).
После выбора нам только остается правильно соединить выходные обмотки параллельно и последовательно.
Последовательно соединяем обмотки для включения в сеть 220 вольт. Последовательно включаем вторичные обмотки, набирая нужное напряжение по 36В на обеих половинках трансформатора и соединяем их параллельно для получения удвоенного значения нагрузочной способности.
Самое важное, правильно соединить обмотки при параллельном и последовательном включении, как первичной так и вторичной обмоток.
Если неправильно включить обмотки трансформатора, то он будет гудеть и перегреваться, что потом приведет его к преждевременному выходу из строя.
По такому же принципу можно подобрать готовый трансформатор на практически любое напряжение и ток, на мощность до 200 Вт, конечно, если напряжение и ток имеют более или менее стандартные величины.
Разные вопросы и советы.
1. Проверяем готовый трансформатор, а у него ток первичной обмотки оказывается завышенным, что делать? Чтобы не перематывать и не тратить лишнее время домотайте поверх еще одну обмотку, включив ее последовательно с первичной.
2. При намотке первичной обмотки когда мы делаем большой запас, чтобы уменьшить ток холостого хода, то учитывайте, что соответственно уменьшается и КПД транса.
3. Для качественной намотки, если применен провод диаметром от 0,6 и выше , то его обязательно надо выпрямить, чтоб он не имел малейшего изгиба и плотно ложился при намотке, зажмите один конец провода в тиски и протяните его с усилием через сухую тряпку, далее наматывайте с нужным усилием, постепенно наматывая слой за слоем. Если приходится делать перерыв, то предусмотрите фиксацию катушки и провода, иначе придется делать все заново.
Порой подготовительные работы занимают много времени, но это того стоит для получения качественного результата.
4. Для практического определения количества витков на вольт, для попавшегося железа в сарае, можно намотать на сердечник проводом обмотку. Для удобства лучше наматывать кратное 10, т.е. 10 витков, 20 витков или 30 витков, больше наматывать не имеет большого смысла. Далее от ЛАТРа постепенно подаем напряжение его увеличивая от 0 и пока не начнет гудеть испытываемый сердечник, вот это и является пределом. Далее делим полученное напряжение подаваемое от ЛАТРа на количество намотанных витков и получаем число витков на вольт, но это значение немного увеличиваем. На практике лучше домотать дополнительную обмотку с отводами для подбора напряжения и тока холостого хода.
5. При разборке — сборке броневых сердечников обязательно помечайте половинки, как они прилегают друг к другу и собирайте их в обратном порядке, иначе гудение и дребезжание вам обеспечено. Иногда гудения избежать не удается даже при правильной сборке, поэтому рекомендуется собрать сердечник и скрепить чем либо (или собрать на столе, а сверху через кусок доски приложить тяжелый груз), подать напряжение и попробовать найти удачное положение половинок и только потом окончательно закрепить.
Помогает и такой совет, поместить готовый собранный трансформатор в лак и потом хорошо просушить при температуре до полного высыхания (иногда используют эпоксидную смолу, склеивая торцы и просушка до полной полимеризации под тяжестью).
Соединение обмоток отдельных трансформаторов
Иногда необходимо получить напряжение нужной величины или ток большей величины, а в наличии имеются готовые отдельные унифицированные трансформаторы, но на меньшее напряжение чем нужно, встает вопрос: а можно ли отдельные трансформаторы включать вместе, чтобы получить нужный ток или величину напряжения?
Для того чтобы получить от двух трансформаторов постоянное напряжение, к примеру 600 вольт постоянного тока, то необходимо иметь два трансформатора которые бы после выпрямителя выдавали бы 300 вольт и после соединив их последовательно два источника постоянного напряжения получим на выходе 600 вольт.
Разделы сайта
DirectAdvert NEWS
Друзья сайта
Статистика
Магнитопровод низкочастотного трансформатора состоит из стальных пластин.
Использование пластин вместо монолитного сердечника уменьшает вихревые токи, что повышает КПД и снижает нагрев.
Магнитопроводы вида 1, 2 или 3 получают методом штамповки.
Магнитопроводы вида 4, 5 или 6 получают путём навивки стальной ленты на шаблон, причём магнитопроводы типа 4 и 5 затем разрезаются пополам.
1, 4 – броневые,
2, 5 – стержневые,
6, 7 – кольцевые.
Чтобы определить сечение магнитопровода, нужно перемножить размеры «А» и «В». Для расчётов в этой статье используется размер сечения в сантиметрах.
Трансформаторы с витыми стержневым поз.1 и броневым поз.2 магнитопроводами.
Трансформаторы с штампованными броневым поз.1 и стержневым поз.2 магнитопроводами.
Трансформаторы с витыми кольцевыми магнитопроводами.
Габаритную мощность трансформатора можно приблизительно определить по сечению магнитопровода. Правда, ошибка может составлять до 50%, и это связано с рядом факторов. Габаритная мощность напрямую зависит от конструктивных особенностей магнитопровода, качества и толщины используемой стали, размера окна, величины индукции, сечения провода обмоток и даже качества изоляции между отдельными пластинами.
Чем дешевле трансформатор, тем ниже его относительная габаритная мощность.
Конечно, можно путём экспериментов и расчетов определить максимальную мощность трансформатора с высокой точностью, но смысла большого в этом нет, так как при изготовлении трансформатора, всё это уже учтено и отражено в количестве витков первичной обмотки.
Так что, при определении мощности, можно ориентироваться по площади сечения набора пластин проходящего через каркас или каркасы, если их две штуки.
Где:
P – мощность в Ваттах,
B – индукция в Тесла,
S – сечение в см²,
1,69 – постоянный коэффициент.
Сначала определяем сечение, для чего перемножаем размеры А и Б.
Затем подставляем размер сечения в формулу и получаем мощность. Индукцию я выбрал 1,5Tc, так как у меня броневой витой магнитопровод.
Если требуется определить необходимую площадь сечения манитопровода исходя из известной мощности, то можно воспользоваться следующей формулой:
Нужно вычислить сечение броневого штампованного магнитопровода для изготовления трансформатора мощностью 50 Ватт.
О величине индукции можно справиться в таблице. Не стоит использовать максимальные значения индукции, так как они могут сильно отличаться для магнитопроводов различного качества.
Максимальные ориентировочные значения индукции.
КАК РАССЧИТАТЬ ПОНИЖАЮЩИЙ ТРАНСФОРМАТОР.
В домашнем хозяйстве бывает необходимо оборудовать освещение в сырых помещениях: подвале или погребе и т.д. Эти помещения имеют повышенную степень опасности поражения электрическим током.
В этих случаях следует пользоваться электрооборудованием, рассчитанным на пониженное напряжение питания, не более 42 вольт .
Можно пользоваться электрическим фонарем с батарейным питанием или воспользоваться понижающим трансформатором с 220 вольт на 36 вольт .
В качестве примера давайте рассчитаем и изготовим однофазный силовой трансформатор 220/36 вольт.
Для освещения таких помещений подойдет электрическая лампочка на 36 Вольт и мощностью 25 — 60 Ватт . Такие лампочки с цоколем под стандартный патрон продаются в магазинах электро-товаров.
Если вы найдете лампочку другой мощности, например на 40 ватт , нет ничего страшного — подойдет и она. Просто наш трансформатор будет выполнен с запасом по мощности.
Мощность во вторичной цепи: Р2 = U2 • I2 = 60 ватт
Где:
Р2 – мощность на выходе трансформатора, нами задана 60 ватт ;
U2 — напряжение на выходе трансформатора, нами задано 36 вольт ;
I2 — ток во вторичной цепи, в нагрузке.
КПД трансформатора мощностью до 100 ватт обычно равно не более η = 0,8 .
КПД определяет, какая часть мощности потребляемой от сети идет в нагрузку. Оставшаяся часть идет на нагрев проводов и сердечника. Эта мощность безвозвратно теряется.
Определим мощность потребляемую трансформатором от сети с учетом потерь:
Мощность передается из первичной обмотки во вторичную через магнитный поток в магнитопроводе. Поэтому от значения Р1 , мощности потребляемой от сети 220 вольт , зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S .
Магнитопровод – это сердечник Ш – образной или О – образной формы, набранный из листов трансформаторной стали. На сердечнике будет располагаться каркас с первичной и вторичной обмотками.
Площадь поперечного сечения магнитопровода рассчитывается по формуле:
Где:
S — площадь в квадратных сантиметрах,
P1 — мощность первичной сети в ваттах.
По значению S определяется число витков w на один вольт по формуле:
В нашем случае площадь сечения сердечника равна S = 10,4 см.кв .
Рассчитаем число витков в первичной и вторичной обмотках.
Число витков в первичной обмотке на 220 вольт:
Число витков во вторичной обмотке на 36 вольт:
В режиме нагрузки может быть заметная потеря части напряжения на активном сопротивлении провода вторичной обмотки. Поэтому для них рекомендуется число витков брать на 5-10 % больше рассчитанного. Возьмем W2 = 180 витков .
Величина тока в первичной обмотке трансформатора:
Ток во вторичной обмотке трансформатора:
Диаметры проводов первичной и вторичной обмоток определяются по значениям токов в них исходя из допустимой плотности тока, количества ампер на 1 квадратный миллиметр площади проводника.
Для трансформаторов плотность тока, для медного провода, принимается 2 А/мм² .
При такой плотности тока диаметр провода без изоляции в миллиметрах определяется по формуле:
Для первичной обмотки диаметр провода будет:
Диаметр провода для вторичной обмотки:
ЕСЛИ НЕТ ПРОВОДА НУЖНОГО ДИАМЕТРА , то можно взять несколько, соединенных параллельно, более тонких проводов. Их суммарная площадь сечения должна быть не менее той, которая соответствует рассчитанному одному проводу.
Площадь поперечного сечения провода определяется по формуле:
где: d — диаметр провода.
Например: мы не смогли найти провод для вторичной обмотки диаметром 1,1 мм .
Площадь поперечного сечения провода диаметром 1,1 мм равна:
Округлим до 1,0 мм² .
Из таблицы выбираем диаметры двух проводов сумма площадей поперечного сечения которых равна 1.0 мм² .
Например, это два провода диаметром по 0,8 мм .
и площадью по 0,5 мм² .
Или два провода:
— первый диаметром 1,0 мм . и площадью сечения 0,79 мм² ,
— второй диаметром 0,5 мм . и площадью сечения 0,196 мм² .
что в сумме дает: 0,79 + 0,196 = 0,986 мм² .
Намотка катушки ведется двумя проводами одновременно, строго выдерживается равное количество витков обоих проводов. Начала этих проводов соединяются между собой. Концы этих проводов также соединяются.
Получается как бы один провод с суммарным поперечным сечением двух проводов.
Сколько витков провода должна содержать обмотка на стальном сердечнике с поперечным сечением 50см квадратных,чтобы в ней при изменении магнитной индукции от 0,1ТЛ до 1,1 ТЛ в течение 5мс возбуждалась ЭДС индукции 100 вольт?
Ответы:
Согласно определению закона электромагнитной индукции Фарадея( в источнике) один виток даст нам ЭДС равную скорости изменения магнитного потока с «минусом» Скорость изменения магнитной индукции будет 200 Тесла в секунду((1.1-0.1)/0.005), Скоростьизменения магнитного потока будет примерно предыдущая величина умноженная на площадь сердечника или 200*50*10^(-4)=1Тесла * метр*метр/секунда =1 Вольту на виток Итого нам надо 100 витков.
================= C уважением.
Презентация по физике на тему Переменный ток доклад, проект
Переменный электрический ток
Как наша прожила б планета,
Как люди жили бы на ней
Без теплоты, магнита, света
И электрических лучей?
Адам Мицкевич
Картофелечистка
Протирочная машина
Электромясорубка
Тестомесильная машина
Хлеборезка
Электрический ток величина и направление которого меняются с течением времени называется переменным.
Переменный электрический ток
представляет собой
вынужденные
электромагнитные
колебания.
Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону и 50 раз — в противоположную. Частота 50 Гц принята для промышленного тока во многих странах мира. В США принята частота 60 Гц.
Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается генераторами на электростанциях. Проволочную рамку, вращающуюся в постоянном однородном магнитном поле, можно рассматривать как простейшую модель генератора переменного тока.
Преобразования энергии в электрогенераторах
В электрогенераторах осуществляется преобразование механической энергии в электрическую.
Генераторы приводятся во вращение с помощью
паровых,
гидравлических,
газовых турбин,
двигателей внутреннего сгорания и других первичных двигателей.
Индукционный генератор переменного тока – устройство для получения переменного электрического тока
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции.
Статор неподвижная часть генератора, (состоит из сердечника и обмоток).
Ротор — подвижная часть генератора (электромагнит)
Вал вращает ротор, Магнитное поле , пронизывающее обмотки статора меняется, в них возникает индукционный ток.
Для подачи тока в обмотки ротора используют контактные кольца и щетки.
Согласно закону Фарадея, при изменении потока магнитной индукции, пронизывающего контур, в контуре возникает ЭДС индукции. Используя понятие производной, уточняем формулу для закона электромагнитной индукции
При изменении магнитного потока, пронизывающего контур, ЭДС индукции также изменяется со временем по закону синуса (или косинуса).
максимальное значение
или амплитуда ЭДС.
Если рамка содержит N витков, то амплитуда возрастает в N раз.
Подключив источник переменной ЭДС к концам проводника, мы создадим на них переменное напряжение:
Q= I2Rt
Электрический ток нагревает провода линии электропередачи.
При очень большой длине линии, передача энергии может стать экономически невыгодной. Снизить сопротивление линии весьма трудно.
Для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи .
Для этой цели используют трансформатор.
Передача электроэнергии
Назначение трансформаторов
Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов.
трансформатор был изобретен в 1876 г. русским ученым П. Н. Яблочковым
Устройство трансформатора
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками.
Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения.
Другая обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т.е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
Условное обозначение трансформатора
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле. Оно сосредоточено в основном внутри стального сердечника, так что обе обмотки пронизываются одним и тем же переменным магнитным потоком. Поэтому вследствие явления электромагнитной индукции в каждом витке каждой обмотки возникает одна и та же ЭДС индукции.
Суммарная ЭДС в каждой из катушек равна сумме ЭДС во всех ее витках, так как витки соединены друг с другом последовательно. Поэтому отношение напряжений U1 и U2 на вторичной и первичной обмотках равно отношению числа витков в них: U2 / U1 = N2 / N1.
Трансформатор
Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:
Коэффициент K = N2 / N1 есть коэффициент трансформации.
При K > 1 трансформатор называется понижающим.
при K
Применение трансформаторов
Мощные трехфазные трансформаторы используются в линиях передач электроэнергии на большие расстояния.
Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, увеличить напряжение.
Линии электропередачи строятся в расчете на напряжение 400–500 кВ,
в линиях используется трехфазный ток частотой 50 Гц.
Реши задачи .
Задача 3:
Коэффициент трансформации трансформатора равен 5. Число витков в первичной катушке равно 1000, а напряжение во вторичной катушке — 20 В.
Определите число витков во вторичной катушке и напряжение в первичной катушке. Определите вид трансформатора?
задача
Первичная обмотка трансформатора содержит 100 витков и к ней подведено переменное напряжение 30 В.
Сколько витков должна содержать вторичная обмотка, чтобы в ней наводилось напряжение 60В ?
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
Рамка, имеющая 100 витков, вращается с частотой 15 Гц в однородном магнитном поле индукцией 0,2 Тл. Чему равна площадь рамки, если ампли-тудное значение возникающей в ней ЭДС 45 В?
ДАНО:
N=100 шт
ν=15 Гц
В=0,2 Тл
εm =45 В
S — ?
РЕШЕНИЕ:
e = εm sinωt
εm = BS ω
ω = 2π/T= 2π ν
εm = BS 2π ν (1 виток)
εmn = BSN 2π ν
S = εmn /(BN 2π ν)
ВЫЧИСЛЕНИЕ:
РАЗМЕРНОСТЬ:
ОТВЕТ: S = 0,024 м2
Действующие значения напряжения
и силы тока
Когда говорят, что напряжение в городской электрической сети составляет 220 В, то речь идёт не о мгновенном значении напряжения и не его амплитудном значении, а о так называемом действующем значении.
Когда на электроприборах указывают силу тока, на которую они рассчитаны, то также имеют в виду действующее значение силы тока.
ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ
Действующее значение силы переменного тока равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике то же количество теплоты, что и переменный ток за то же время.
Действующее значение напряжения:
Мощность в цепи переменного тока
Действующие значения напряжения и силы тока фиксируются электроизмерительными приборами и позволяют непосредственно вычислять мощность переменного тока в цепи.
Мощность в цепи переменного тока определяется теми же соотношениями, что и мощность постоянного тока, в которые вместо силы постоянного тока и постоянного напряжения подставляют соответствующие действующие значения:
Когда между напряжением и силой тока существует сдвиг фаз, мощность определяется по формуле:
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
Учебник:
§ 21, вопросы, формулы, понятия
Упр.
18
вопросов и ответов. Я создаю электромагнит для школьного проекта научной ярмарки. Имеет ли значение форма железного сердечника?
Предыдущий вопрос
(Как сделать электромагнит?)
Вопросы и ответы
Основной индекс
Следующий вопрос
(Почему добавление катушек к электромагниту делает его сильнее?)
Предыдущий вопрос
(Как сделать электромагнит?)
Вопросы и ответы Основной индекс
Следующий вопрос
(Почему добавление катушек к электромагниту делает его сильнее?)
Вопросы и ответы Основной индекс
Я создаю электромагнит для школьного проекта научной ярмарки. Имеет ли значение форма железного сердечника? Одножильный медный провод лучше, чем многожильный? Медный провод лучше или другой провод лучше? Должен ли провод быть изолирован или неизолирован? Что я могу сделать, чтобы получить максимальную отдачу от батареи?
Да, форма железного сердечника имеет значение.
Чем полнее цепь, образованная железом, тем большее поле вы получите при данной катушке и токе. Лучший способ сделать простой магнит — это иметь железный сердечник в форме буквы «С». Зазор, образованный буквой «С», должен быть как можно меньше и при этом быть вам полезным. Просто оберните проволоку вокруг утюга, и у вас есть магнит. Железо должно быть «мягким железом», а не твердой сталью, как болт. Если вам нужно использовать болт или резьбовой стержень, убедитесь, что это обычная сталь, а не нержавеющая или сверхвысокопрочная сталь. Нержавеющая сталь немагнитна (не будет работать), а высокопрочная сталь дает меньше магнитного поля, чем мягкая сталь. Если вы покупаете сталь, то постарайтесь получить сплав под названием «1010». Если вы учитесь в хорошей средней школе с хорошей мастерской по металлу, ваш учитель по металлу может помочь вам смягчить кусок стали путем отжига. Это просто означает, что вы нагреваете его и смягчаете сталь. После того, как вы согнули сталь в форме буквы «С», повторно отожгите ее, чтобы вернуть мягкость.
При изгибе стали она затвердевает и ухудшает магнитные свойства. Математическая формула, описывающая функцию магнита, называется законом Ампера. В нем говорится, что сила поля, умноженная на зазор, равна числу витков в катушке, умноженному на ток, умноженному на постоянную, называемую Mu.
B * зазор = Mu * N * I
| B в теслах (10 000 Гс) | ||||
| зазор в метрах (это открытие «C» = 9033 | ||||
| N — целое число, равное количеству витков в вашей катушке | ||||
I — сила тока в амперах Текущий. Лучше иметь большое количество меди, чтобы снизить сопротивление. Также хорошо иметь много витков, чтобы лучше использовать доступный ток. Медь имеет самое низкое сопротивление при комнатной температуре, поэтому это отличный выбор. Кроме того, их легко спаять, и вы можете купить медный провод где угодно. Очень важно изолировать провод, иначе он закоротит витки и магнит будет неэффективен. Вы получаете максимальный ток от батареи, когда она полностью заряжена. Кроме того, хорошей идеей будет не снимать ток со слишком высокой скоростью. Вы должны найти оптимальный ток разряда, чтобы получить лучший срок службы батареи. Кроме того, вы должны оптимизировать конструкцию магнита, особенно катушки, чтобы она соответствовала вашей батарее. Приведенное выше уравнение говорит вам для данного тока и количества витков, какое магнитное поле вы получите. Другой известный закон, называемый законом Ома, говорит вам о соотношении между амперами, вольтами и сопротивлением.Вольт = Ампер * Сопротивление (измеряется в Омах) Ваша катушка должна иметь падение напряжения, равное тому, которое ваша батарея может выдать при наилучшей скорости разряда. Кусок меди имеет сопротивление, которое можно определить по следующей формуле. Сопротивление = Rho * L / A
Таким образом, закон Ампера говорит вам, какое поле вы получаете для данного тока и витков считать. Автор: Пол Бриндза, руководитель отдела экспериментального дизайна (Другие ответы Пола Бриндза) Информация о цитировании и размещении ссылок По вопросам, касающимся этой страницы, обращайтесь к Стиву Ганьону. Провод обмотки катушки — провод MWSПровод MWS / магнитный провод / провод обмотки катушки Прямоугольный изолированный магнитный провод в катушке электродвигателя Катушки создают магнитное поле двигателей, трансформаторов и генераторов и используются в производство громкоговорителей и микрофонов. Форма и размер проволоки, используемой в обмотке катушки, предназначены для выполнения определенной цели. Такие параметры, как индуктивность, потери энергии (добротность), прочность изоляции и напряженность желаемого магнитного поля, сильно влияют на конструкцию обмотки катушки. Эффективные катушки сводят к минимуму количество материалов и объемов, необходимых для данной цели. Квалифицированные специалисты MWS производят магнитную проволоку высочайшего качества, используемую в обмотках по индивидуальному заказу. Чтобы поговорить с торговым представителем, свяжитесь с нами относительно ваших требований. Свяжитесь со специалистом по катушке здесь Тенденции в намотке катушек требуют индивидуальной конструкции, жестких спецификаций и высококачественной намотки.Модуль привода электромобиля выигрывает от использования квадратного магнитного провода Квадратный магнитный провод полезен при ограниченном пространстве. Для большей эффективности и снижения нагрева плотная упаковка проводов уменьшает воздушное пространство и обеспечивает более высокий коэффициент заполнения. Для наилучшей укладки круглых проводов на многослойной обмотке провода верхнего слоя находятся в пазах нижнего слоя не менее чем на 300 градусов окружности витка. Провода занимают плотный пакет, который называется «Ортоциклическая обмотка». Свободная обмоткаСвободная обмотка дает плохой коэффициент заполнения Этот тип обмотки, иногда называемый беспорядочной обмоткой, приводит к плохим коэффициентам заполнения. Провод обмотки тороидальной катушкиИндукционная тороидальная катушка с магнитным ферритовым сердечником использует обмотку из медного провода. Тороидальные катушки используются при работе с электричеством, имеющим низкую частоту. Электродвигатели с электронной коммутацией (EC)EC-двигатели производят больше мощности при меньшем пространстве Из-за необходимости более высокой плотности мощности в технологии обмотки двигателя все чаще используются бесщеточные EC-приводы (двигатели с электронной коммутацией) с роторами с постоянными магнитами. Производители электродвигателей также требуют большей гибкости технологии производства. Для производства асинхронных двигателей обычно используются системы втягивания, которые сначала наматывают катушки с воздушным сердечником, а затем втягивают их в статор с помощью инструмента. Напротив, концентрированная обмотка статоров EC более гибка в производственном процессе, экономит энергию при реализации, лучше регулируется во время работы и требует меньше места. Спиральная обмотка Проволоки расположены спирально в каждом слое. Из-за того, что направление движения от слоя к слою меняется с правого на левое, провода пересекаются и располагаются в зазоре нижележащего слоя. Проволочная направляющая нижнего слоя отсутствует. Если количество слоев превышает определенный предел, структура не может поддерживаться и создается дикая обмотка. Этого можно избежать, используя изоляцию отдельного слоя, которая необходима в любом случае, когда разность напряжений между слоями превышает предел прочности изоляции медного провода. Ортоциклическая намоткаОртоциклическая структура намотки обеспечивает оптимальный коэффициент заполнения (90,7%) для круглых проводов. Обмотки верхнего слоя необходимо разместить в пазах нижнего слоя. Прямоугольный магнитопровод, используемый в ортоциклической обмотке Наилучшее использование объема достигается, когда обмотка параллельна фланцу катушки на большей части ее окружности. Когда обмотка размещена вокруг корпуса катушки, она встретится с ранее расположенным проводом и должна сделать шаг с размером сечения провода. Это движение называется извилистым шагом. Ступень намотки может занимать площадь до 60 градусов окружности катушки для круглых катушек и занимает одну сторону прямоугольных катушек. Площадь шага намотки зависит от сечения проволоки и геометрии бобины катушки. Если этап намотки не может быть выполнен должным образом, то способность проволоки к самонаведению теряется, и получается дикая обмотка. В целом, первый входящий провод во многом определяет расположение и качество шага намотки. Для катушек с ортоциклической намоткой ступени намотки всегда располагаются в области входа провода в пространство намотки и продолжаются по спирали против направления намотки. Следовательно, большая ширина намотки катушки приводит к большей площади шага намотки по окружности катушки. Созданное смещение приводит к другому положению шага слоя, от первого ко второму слою, по сравнению с вводом провода. Это поведение повторяется с каждым слоем, что приводит к спиралевидной поперечной секции на стороне обмотки. При пересечении проводов в поперечном сечении результирующая высота намотки увеличивается. В результате катушки с ортоциклической намоткой с круглым заземлением никогда не бывают круглыми в поперечном сечении, а радиально движущаяся обмотка и ступенька слоя создают форму горба. Геометрия трехпроводной обмотки В идеале обмотка должна располагаться параллельно фланцу обмотки, соблюдая условие ортогональности. Необходимо подобрать ширину намотки по количеству витков на слой обмотки. Для площадей поперечного сечения катушки некруглой формы предпочтительно располагать область пересечения на малой стороне корпуса катушки, также называемой головкой обмотки. Это связано с тем, что некруглые катушки монтируются на корпусе из листового металла или расположены по кругу. Катушки должны быть достаточно маленькими, чтобы избежать контакта с соседней катушкой или пакетом листового металла. Для ортоциклических круглых катушек можно определить три геометрии обмотки: 1. Равное количество витков на слой2. Неравное количество витков на слой, начиная с укороченного слоя3. Неравное количество витков на слой, начиная с более длинного слояНа выбор Используемая структура обмотки в основном зависит от конструкции катушки или корпуса катушки. Помимо прочего, необходимо учитывать имеющиеся пространственные условия для ширины и высоты намотки. Более того, можно влиять на расположение и конец последней обмотки, выбирая продуманную схему намотки. Высота намотки обмотки ортоциклической катушки определяется следующим уравнением: h = [1+(n-1) – sin 60° – d Ортоциклически намотанная катушка с окружностью слоев обмотки не менее 300° имеет самую плотную круглую упаковку поперечных сечений проволоки. Этот метод намотки обеспечивает самый высокий коэффициент заполнения и является лучшим способом заполнить имеющееся поперечное сечение обмотки круглыми проводами. Квадратные катушки рассматриваются как ортоциклически намотанные, когда намотка и скачок слоя происходят только на одной из сторон поперечного сечения обмотки. Теоретически будет достигнут геометрический коэффициент заполнения 0,91. На практике, однако, это значение не может быть достигнуто, так как существует область скачка обмотки и слоя, а изоляция проводов не учитывается. Идеальные размеры для электромагнита?\$\начало группы\$ Я работал над проектом электромагнита. Я провел эксперименты с сердечниками разной длины и рассчитал высоту витков для магнитопровода 6 различных калибров, исходя из максимальной плотности тока (от 14 калибра 20 ампер до 37 калибра 0,1 ампер) для этих проводов. Получается, что независимо от длины сердечника обмотки будут приподняты на ~ 0,57 дюйма над сердечником 0,5112 дюйма. Казалось бы, чем короче ядро, тем лучше. Однако, согласно Design of Magnets and Electromagnets TB Montgomery, наиболее эффективные электромагниты в 1,5 раза длиннее внешнего диаметра. Тем не менее, я искал в Интернете и нашел профессионально сделанные электромагниты, которые имеют большую глубину, чем длину.
Редактировать: Этот электромагнит предназначен для толкания постоянного магнита. Есть определенные причины, по которым я выбрал его, а не стандартный актуатор, в первую очередь потому, что мне нужно было, чтобы усилие падало, когда магнит остается открытым.
\$\конечная группа\$ 3 \$\начало группы\$
Это очень важно. Конструкция формы магнита во многом определяется предполагаемым использованием. Магниты обычно предназначены для перемещения какого-либо конкретного механизма или для сбора стального лома. Магниты для подбора лома имеют короткий по сравнению с диаметром сердечник и железную оболочку. Внешняя часть магнита покрыта железом, которое полностью покрывает верхний конец, а внешняя сторона оставляет только воздушный зазор снаружи нижней части. Магниты активации имеют железный путь, который проводит поток от конца до конца, за исключением воздушного зазора, который закрывается, когда механизм приводится в действие. Многие приводные магниты имеют U-образную форму, при этом подвижная часть (якорь) сконструирована таким образом, что замыкает U-образную форму, образуя коробку. Также популярна форма «Е». Чтобы определить, что является наиболее эффективным, вы должны сначала определить, что подразумевается под «эффективным». В инженерии мы стараемся избегать использования слова «эффективный» для описания таких вещей, как минимизация затрат, воздействие на окружающую среду, размер и вес, а также истощение природных ресурсов. При проектировании электромеханических систем эффективность по любому определению должна рассматриваться как часть тщательного анализа выполняемой задачи. Наиболее эффективная форма электромеханического привода должна быть определена с использованием размеров, формы и других характеристик всех задействованных компонентов. \$\конечная группа\$ 2 \$\начало группы\$ Для соленоида с воздушным сердечником геометрия, обеспечивающая наибольшее магнитное поле для данного количества проводников, должна иметь внешний диаметр катушки, примерно вдвое превышающий внутренний диаметр, а поперечное сечение катушки должно быть примерно квадратный. Эти размеры дают то, что известно как катушка Брукса. (Изображение с https://coil32.net/multi-layer-coil.html) Для ферромагнитного сердечника наибольшее магнитное поле для данного количества материала сердечника имеет тороидальную геометрию. ОДНАКО , такая геометрия бесполезна в качестве электромагнита, потому что, кроме рассеяния, магнитное поле ограничено сердечником. Такая геометрия обеспечивает небольшое полезное поле за пределами ядра. Таким образом, электромагниту с ферромагнитным сердечником необходим воздушный зазор . Если цель электромагнита состоит в том, чтобы удерживать плоскую пластину из ферромагнитного материала, я твердо уверен, что лучше всего подойдет «залитая катушка». То есть сердечник состоит из цилиндра из ферромагнитного материала с круглым каналом, прорезанным на одной грани, с катушкой, вложенной в канал. Что-то вроде этого , но открытое сверху, и верхняя часть катушки заподлицо с лицевой стороной с каналом в ней. [На изображении показан сердечник, состоящий из двух половинок, которые должны быть соединены вместе, чтобы замкнуть магнитную цепь. Это НЕ то, что я имею в виду. Я имею в виду использование только одной из двух половин сердечника и только половины катушки.] Имейте в виду, что во многих сердечниках с такой геометрией используется феррит , а не «мягкое железо». (Изображение с https://www.delatsch.com/product/e-i-transformer-laminations/) \$\конечная группа\$ \$\начало группы\$ Наиболее эффективным электромагнитом в 2D является круг, чтобы максимизировать отношение индуктивности/сопротивления и B-поле, поэтому для 3D-формы это Torroid. Но есть исключения в зависимости от интерфейса. Для линейной силы используется цилиндр, и снова оптимальный внешний/внутренний диаметр проволоки вокруг магнитного материала зависит от воздушного зазора, проницаемости и пределов скорости нарастания. Типичное реле, контактор и соленоид часто изготавливаются с соотношением сторон ч/OD = 1,2 для различных предположений о материале железного сердечника. Но этот пример маскирует определенные допущения относительно соотношения диаметра и диаметра проволоки, mu и стоимости материалов, которые имеют широкий диапазон параметров и, таким образом, имеют место все виды оптимальных соотношений размеров.  |
Закон Ома говорит вам о падении напряжения при токе, который вы хотите для данного сопротивления, а формула для сопротивления говорит вам о сопротивлении выбранного вами провода. Теперь вам нужно оптимизировать конструкцию вашего магнита. Хитрость заключается в том, чтобы сделать катушку так, чтобы она эффективно разряжала аккумулятор при номинальном напряжении. Если у вас есть 12-вольтовая батарея глубокого разряда, вы можете разряжать ее при 12 вольтах и 5 амперах в течение длительного времени. Популярные рассчитаны на 120 ампер-часов. Это означает, что они будут работать в течение 24 часов при 5 амперах. Это также означает, что они будут работать при токе 20 ампер в течение 6 часов. Однако помните, что аккумулятор будет быстрее изнашиваться, если вы будете разряжать его большим током, и он точно не протянет долго, если вы берете более 50% доступного заряда. Итак, вы выбираете медный провод, сопоставляете падение напряжения, скажем, 5 ампер с доступными 12 вольтами, и у вас есть катушка.
Проверьте, сколько оборотов вы получите, и это ваш магнит. Если поле слишком низкое, вам нужно больше витков или более высокий ток. Просто отрегулируйте размер провода, чтобы он соответствовал требуемой силе тока, а напряжение на требуемых витках соответствует возможностям батареи. Для батареи на 120 ампер-часов лучше снять только 60, а затем остановиться и перезарядить. Хорошее эмпирическое правило для всех аккумуляторов глубокого цикла — не снимать более половины номинального заряда. В таком виде они служат очень долго. Другими распространенными батареями, которые вы, возможно, захотите рассмотреть, являются элементы «D». Они рассчитаны на 1,5 вольта. Они хороши только для токов в несколько миллиампер. Вы можете получить больше тока, поставив эти батареи параллельно. Если вам нужно большее напряжение, вы можете соединить их последовательно. Если это проект ярмарки домашних наук, и ваши родители помогают, то я бы использовал что-то вроде аккумулятора для садового трактора. Они рассчитаны на 12 вольт, они дешевы и перезаряжаемы.
Возможно, у вас уже есть один дома, который вы можете использовать.
Отношение площади электрических проводников к предусмотренному пространству для обмотки называется «коэффициентом заполнения». Поскольку у круглых проводов всегда будет некоторый зазор, а у проводов также есть некоторое пространство, необходимое для изоляции между витками и между слоями, коэффициент заполнения всегда меньше единицы. Для достижения более высоких коэффициентов заполнения можно использовать прямоугольную, квадратную или плоскую проволоку.
При формовании в катушку эквивалентное количество квадратной проволоки, помещенной в катушку, может быть помещено в более плотную конфигурацию катушки, чем такое же количество круглой проволоки. Это позволяет инженерам создавать компактные катушки и небольшие двигатели, которые обеспечивают большую мощность в меньшем пространстве. Противоположностью этому была бы случайная структура проволоки в пространстве обмотки, которая называется «дикой обмоткой».
Случайное размещение проводов приводит к более широкому распределению результирующей длины проводов по корпусу катушки и, следовательно, к более широкому диапазону электрических сопротивлений катушки. Несмотря на эти недостатки, он распространен в массовом производстве, может наматываться с очень высокой скоростью и требует очень небольшого присутствия оператора или машины, используемой для его производства. Обмотки в основном используются в катушках реле, небольших трансформаторах, катушках зажигания, небольших электродвигателях и, как правило, в устройствах с относительно небольшим сечением проводов до 0,05 мм. Достигнутые коэффициенты заполнения при использовании круглых проводов составляют от 73% до 80% и ниже по сравнению с ортоциклическими обмотками с 9Коэффициент заполнения 0%.
Тороид действует как индуктор, повышающий частоту до соответствующих уровней. Катушки индуктивности — это пассивные электронные компоненты, поэтому они могут накапливать энергию в виде магнитных полей. Тороид крутится, и с этими витками индуцируется более высокая частота. Тороиды более экономичны и эффективны, чем соленоиды. Тороидальная обмотка создается путем наматывания медного провода через круглое кольцо и его равномерного распределения по окружности. Несмотря на высокий уровень ручного труда из-за низкого рассеяния магнитного потока (MFL –Leakage inductance), тороидальная обмотка обеспечивает низкие потери в сердечнике и удельную мощность.
вместо асинхронной технологии. Благодаря компактной конструкции содержание меди во многих случаях можно сократить вдвое.
Следует признать, что провод должен входить в пространство обмотки под, возможно, плоским углом. Таким образом, можно избежать ненужного изгиба провода и свести к минимуму необходимое пространство для второй ступени намотки.
Опыт показал, что в зависимости от ширины намотки, диаметра катушки и провода сечение поперечного сечения примерно на 5-10% больше, чем высота обычной намотки.
Книга была написана в 1948, так что получается, что с тех пор эта информация могла быть признана ложной.
В железном сердечнике магнитный поток течет гораздо легче, чем в воздушном.
В технике основным значением эффективности является термодинамическая эффективность, определяемая как выходная мощность, деленная на входную мощность. Это определение предполагает непрерывное преобразование или передачу энергии. В рассматриваемом случае максимизация эффективности может означать минимизацию мощности, необходимой для удержания чего-либо на месте. Это также может означать минимизацию энергии, необходимой для выполнения одного срабатывания. Другой возможностью может быть минимизация энергии, используемой системой в течение периода использования.
Чем больше расстояние через воздушный зазор, тем слабее магнитное поле (при прочих равных условиях). Однако воздушный зазор должен быть достаточно большим, чтобы оказывать желаемое усилие на то, для чего используется электромагнит. Таким образом, универсального решения не существует.
Эти два материала имеют существенно разные магнитные свойства. Феррит имеет меньшую проницаемость, поэтому для электромагнита «мягкое железо» гораздо лучше. Возможно, вам не удастся легко найти сердечник из мягкого железа в этой геометрии, поэтому для электромагнита «сделай сам» сердечник «E» от трансформатора «EI», вероятно, будет работать намного лучше, даже если геометрия не является «идеальным». Вот что я имею в виду под сердечником «E» трансформатора «EI».
Для постоянного тока это не имеет значения, но для переменного тока или импульсов большая катушка индуктивности с низким сопротивлением имеет большую постоянную времени L/Rs=T (64%). Это обратно частоте (-3 дБ) f = 5/8 R/L , что делает его медленным, но мощным для соленоидов постоянного тока и реле с подходящей скоростью. Когда R стремится к нулю, время нарастания тока замедляется. Тем не менее, по мере увеличения диаметра токовой петли увеличивается индуктивность и сила B, что увеличивает сопротивление. Таким образом, может быть оптимальное геометрическое соотношение, но должны быть определены определенные допущения относительно коэффициента заполнения, материала заполнителя и стоимости.