Магнитное поле

Наименьшим электрическим зарядом обладают элементарные частицы – электроны (отрицательный заряд) и протоны – (положительный заряд). Этот наименьший заряд называется элементарным электрическим зарядом. Для справки, элементарный электрический заряд составляет 1,6021892 10^-19 Кл.

 

 

Пространство, в котором на движущийся с некоторой скоростью заря, действует механическая сила назовем магнитным полем. Направление силы определяется по правилу «левой руки», см. рис. 15. Линии магнитного поля входят в ладонь, пальцы ладони показывают направление скорости движущего заряда, отогнутый большой палец показывает направление силы, действующей на движущийся заряд.

 

 

Рис. 5.1. Направление силы, действующей на движущийся заряд

 

Сделаем первое обобщение. В судовых электрических машинах магнитное поле оформлено в магнитный поток полюсов машины, а движущийся заряд наряду с другими движущимися зарядами определяет силу тока. Кроме того, для вращающихся машин рассматривают не силу, а вращающий момент λ; как эквивалент силы. Наконец, сил без противосил не бывает, а соответственно момент механический без электромагнитного противомомента не бывает. Поэтому можно написать в относительных единицах следующее равенство:

,

где — относительное значение механического (тормозного) момента на валу;

m — относительное значение электромагнитного момента;

ϕ — относительное значение магнитного потока;

i_A — относительное значение тока, который называется активный ток (ток, производящий работу).

Второе обобщение состоит в следующем. Активного тока в машинах без механического момента не бывает. Активный ток зависит только от механического момента. Таким образом, электромашина при наличии неизменного магнитного потока становится источником активного тока (в соответствии с ранее принятым определением источников), регулируемого механическим моментом.

 

2.8. Напряжение

 

Рис. 16. Сила и противосила (сторонняя сила), действующая на заряд в электрическом поле

Напряжение — это работа сил электрического поля при перемещении положительного единичного электрического заряда (+1 Кл) из точки (от клеммы) “а” в точку (к клемме) “b”, рис. 16.

U = Fe•s,

где Fe — сила, действующая на положительный единичный заряд (эту силу называют напряженностью электрического поля [Fe/Кл], и ее не путать с напряжением), s — расстояние между точками электрического поля (клеммами). Электрическое поле имеет свойство постоянства рассмотренной выше работы между точками независимо от траектории (так называемые потенциальные поля). Так, на рис. 16 видим две траектории: одну — кратчайшую между точками, а другую — по некоторой дуге. Но, несмотря на то, что дуга длиннее, работы будут одинаковы. Соответственно, составляющие сил вдоль дуги будут меньше. В интегральной форме напряжение будет выглядеть так:

,

где Fe· ds — так называемое скалярное произведение двух векторов, т.е. величина проекции вектора силы Fe на направление вектора перемещения ds, умноженная на абсолютную величину вектора (модуль вектора) этого перемещения ds.

Напряжение измеряется в вольтах. 1 вольт означает, что на перенос единичного заряда из точки “a” в точку “b” затрачивается работа в 1 Н•м. Вольт имеет размерность [Н•м/Кл] или [Дж./Кл]. Если перенесено dQ зарядов, то работа электрического поля будет dA= U• dQ.

Если в наши рассуждения о единицах измерение напряжения ввести преобразование – умножением и делением на секунду, то получим:

и тогда мы в праве также сказать, что 1 вольт это напряжение между двумя точками проводника, при котором на этом участке проводника при токе в 1 ампер выделяется мощность в 1 ватт. А напряжение между точками – есть отношение мощности, выделяющейся на данном участке проводника к силе тока, текущем в проводнике.