3331456843

Zasada odwracalności pracy maszyn elektrycznych

Działając siłą F na przewód o długości / umieszczony w polu magnetycznym o indukcji B nadajemy mu prędkość v i jednocześnie powodujemy ruch elektronów swobodnych będących nośnikami ładunku elektrycznego w przewodnikach kategorii I. Na elektrony poruszające się wraz z przewodem w polu magnetycznym pole oddziałuje siłą przemieszczając je w przewodzie w kierunku zgodnym z regułą lewej dłoni, i w efekcie na jednym końcu przewodu mamy nadmiar elektronów (potencjał ujemny a na drugim końcu niedobór (potencjał dodatni    Między końcami przewodu powstaje różnica

potencjałów, zwana siłą elektromotoryczną rotacji.

Jeśli przewód porusza się w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku linii sił pola magnetycznego, to wartość siły elektromotorycznej rotacji wyznaczamy z zależności: e = Blv

a)					V
Fe			i		B	F

[XXX xxx	XXX XX,X
^ lxxx	A. X X. XXbX

Rys. 2. Rysunek wyjaśniający zasadę działania prądnicy: a) najprostszy model prądnicy, b) schemat zastępczy

Zwrot siły elektromotorycznej rotacji wyznaczamy za pomocą reguły prawej dłoni.

Jeżeli zamkniemy obwód podłączając do przewodu odbiornik, w przewodzie popłynie prąd o zwrocie zgodnym ze zwrotem siły elektromotorycznej rotacji (rys.2b). Przy stałej wartości i stałym zwrocie prędkości, w jednorodnym polu magnetycznym w przewodzie indukuje się siła elektromotoryczna o stałej wartości E, a więc i prąd będzie miał stałą wartość I. Ponieważ przewód z prądem I znajduje się w polu magnetycznym, działa na niego siła elektrodynamiczna

Zwrot siły elektrodynamicznej F_e wyznaczamy za pomocą reguły lewej dłoni. Siła ta ma zwrot przeciwny do siły F wprawiającej przewód w ruch (rys.4.2a). Jeśli wartości sił są sobie równe, to przewód porusza się ruchem jednostajnym z prędkością v. Działając siłą F wykonujemy pracę mechaniczną

P_m = F-V

Ponieważ F = F_e, podstawiając F_e = B i l otrzymujemy

P_m = BIl-V= El = P_e

Wniosek: Dostarczona do przewodu moc mechaniczna P_m została zamieniona na moc elektryczną P_e, maszyna pracuje jako prądnica.

Do tego samego przewodu doprowadzamy napięcie ze źródła o sile elektromotorycznej Ea. W przewodzie o długości / znajdującym się w polu magnetycznym o indukcji B płynie prąd /, więc pole oddziałuje na przewód siłą elektrodynamiczną

F_e = Bil

w kierunku zgodnym z regułą lewej dłoni (rys. 3).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego"

10