Phương pháp tính lực điện động.(DC.AC)

Chia sẻ: Lê Minh Thân | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

427
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Lực điện động là lực sinh ra khi vật dẫn mang dòng điện, đặt trong từ trường, lực đó tác dụng lên vật dẫn và có xu hướng thay đổi thay đổi hình dáng của vật dẫn sao cho từ thông qua nó, xuyên qua nó là lớn nhất

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp tính lực điện động.(DC.AC)

KÍNH CHÀO QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN ! 1
BÀI TẬP LỚN • Đề tài: Phương pháp tính lực điện động khi vật dẫn mang dòng điện một chiều, khi vật dẫn mang dòng điện xoay chiều? GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHÓM THỰC HIỆN Lê Ngọc Tấn Lê Minh Thân Lớp (N02) 2
Nội dung 1: I. khái niêm chung: b. Cách xác định lực điện a. Lực điện động là gì ?: động, chiều của lực điện động: 3
I. khái niêm chung: a. Lực điện động là gì ?: • Là lực sinh ra khi vật dẫn mang dòng điện, đặt trong từ trường, lực đó tác dụng lên vật dẫn và có xu hướng thay đổi hình dáng của vật dẫn sao cho từ thông vòng qua nó, xuyên qua nó là lớn nhất. b. Cách xác định lực điện động, chiều của lực điện động: _ Xác định lực điện động. • Một vật dẫn mang dòng điện sẽ sinh ra từ trường và từ trường tác dụng với dòng điện sinh ra nó. Lực sinh ra do dòng điện và từ trường sinh ra này đều được gọi là lực điện động. 4
_ Chiều của lực điện động. • Được xác định bằng quy tắc bàn tay trái"Đặt bàn tay trái sao cho các đường sức từ hướng vào lòng bàn tay, chiều từ cổ tay đến ngón tay giữa hướng theo chiều dòng điện thì ngón tay cái choãi ra 90° ch ỉ chiều của lực điện từ " hay xác định bằng nguyên tắc chung chiều của lực tác dụng lên vật dẫn hay dòng điện. Là chiều biến đổi hình học hình dạng của mạch vòng dẫn điện sao cho từ thông qua nó tăng lên, nghĩa là tăng diện tích nơi có từ cảm B đi qua. 5
Fdd của 2 dây dẫn có Fdd của 2 dây dẫn có dòng điện cùng chiều dòng điện ngược chiều Chú ý: Trong điều kiện làm việc bình thường, I chạy trong vật dẫn không lớn lắm, Ldd không gây biến dạng các chi tiết mang dòng điện. Trong môt số ̣ trường hợp dong lớn. Ldd max Lưc lam biên dang đôi khi có thể lam phá vỡ kêt ̀ ̣̀ ́ ̣ ̀ ́ câu thiêt bi. Do đó cân phai nghiên cứu lực điên đông để ngăn ngừa tac hai ́ ̣́ ̀ ̉ ̣ ̣ ́ ̣ cua nó khi lựa chon, tinh toan và thiêt kế thiêt bị điên. ̉ ̣ ́ ́ ́ ́ ̣ 6
Nội dung 2: II. Phương pháp tính lực điện động: 1. Khi vật dẫn 2. Khi vật dẫn mang dòng điện mang dòng điện một chiều (DC): xoay chiều (AC): b.Phương phap ́ a.Phương phap sử ́ a. Dòng điện xoay b. Dòng điện xoay dùng theo định ̣ ̣ ̣ chiều (AC) một chiều (AC) ba dung đinh luât luật cân bằng Bio-Xavar-Laplax pha: pha: năng lượng: 7
II. Phương pháp tính lực điện động: 1. Khi vật dẫn mang dòng điện một chiều (DC): Ta có thể tính lục điện động bằng hai phương pháp. Phương pháp thứ nhất dùng định luật Biot-Savart-Laplace hoặc dùng theo đ ịnh lu ật cân bằng năng lượng. a.Phương phap sử dung đinh luât Bio-Xavar-Laplax ́ ̣ ̣ ̣ • phương phap nay lực điên đông là kêt quả tương tac lân nhau cua dây dân ́ ̀ ̣ ̣ ́ ́̃ ̉ ̃ l mang dong điên I và từ trường do dây dân khac tao nên. ̀ ̣ ̃ ̣́ 8
-Xét một đoạn mạch dl (m) co dòng điện I (A) đi qua, được đặt trong t ừ uur u trường với từ cảm B (T) như hình, thì có dF t lực mộ tác động lên dl: uur u ur u ur dF = I dlx B Dạng vi phân Khi vectơ dl có chiều theo dòng i thì Ldd dF thẳng góc với hai vecto dl và B có tốc độ lớn là: uur u dF = I .B.dl.sin α 9
Trong đó: (α là góc giữa hai vectơ dl và B) Nếu từ trường B không đổi tại mọi điểm dòng điện i chạy trên toàn bộ chiều dài l của dây dẫn thẳng thì Ldd có giá trị như sau: F=i.l.B.sin α Khi σ = 900 thì: F=i.l.B Công thức Biot-Savart-Laplace dùng để xác định Ldd khi ta có thể biểu diễm từ cảm B bằng một biểu thức phân tích phụ thuộc vào kích thước hình dạng mạch vòng dẫn điện. 10
b.Phương phap dùng theo định luật cân bằng năng lượng: ́ Hiện tượng phát sinh Fdd là hiện tượng biến đổi năng lượng điện từ tích trong mạch điện thành cơ năng. Lực điện động là lực cơ học. Có nghĩ rằng sự biến đổi cơ năng lên 1 đoạn chuyển dịch. Từ đó định nghĩa Ldd là sự biến đổi năng lượng từ trên 1 đoạn dịch chuyển của mạch điện. dWM F= I =const dx Trong đó: WM: năng lượng điện từ của mạch điện ( Ws). dx: đoạn dịch chuyển của mạch điện. Biết rằng năng lượng điện từ trong 1 mạch điện: 1 21 WM = .L.I = .I .φ (Ws) 2 2 với: I: cường độ dòng điện (A). L: điện cảm của mạch (H). φtừ thông trong mạch (Vs). : 11
1 2 dL 1 αφ Từ đó, ta có: F = .I . = I. (N) 2 dX 2 dX Trường hợp có 2 mạch điên: 1 1 WM = .I 2 .L1 + I 2 .L2 + I1.I 2 .M (Ws) 2 2 trong đó: I1,I2: cường độ dòng chạy trong mạch 1 và 2. L1, L2: điện cảm trong mạch 1 và 2. M: hỗ cảm giữa mạch 1 và 2. Lực điện động sẽ là: 1 2 dL1 1 2 dL2 dM F = I1 . + I2 . + I1.I 2 2 dx 2 dx dx Nếu mỗi mạch không bị biến dạng mà chỉ dịch chuyển so với nhau thi L1=L2=const và khi đó: dM F = I1.I 2 dx 12
2. Khi vật dẫn mang dòng điện xoay chiều (AC): Những cộng thức của dòng DC đều đúng khi ta áp dụng tính với dòng điện AC nhưng giá trị i ở đây là giá trị tức thời của dòng AC. L dd max khi i=Imax= 2.I do vậy Ldd của dòng AC sẽ lớn hơn khi dẫn dòng DC. a. Dòng điện xoay chiều (AC) một pha: i (t ) = I m . sin ω .t. khi xét hình sin đều hòa: Hình 1.1. đồ thị Ldd và dòng điện 13
Công thức tổng quát: F=C.i2 ( với C= 10-7.Kvkhd) Vì i chính là giá trị tức thời nên:  1 − Cos 2ω.t  F = C.I .Sin ω.t = C.I . 2 2 2  m m 2   Lực tác động lớn nhất: Fm = C.I m = 2.C.I 2 2 Lực tác động tức thời: Fm − Fm .Cos 2 2ω .t F= 2 Lực tác động trung bình: 1 Hinh 1.2. đồ thị Ldd và động điện 2 1 C .I m Ftb = ∫ F .dt = = CI 2 không chu kỳ. T0 2 14
Từ đồ thị Hinh 1.1 cho ta thấy lực F biến đổi tuần hoàn có giá trị t ừ ÷ (0 Fm) và có tần số gấp 2 lần tần số dòng điện. Với tần số này lực tác động cơ khí sẽ gây ra tiếng ồn. Hình 1.2 trình bày dòng điện ngắn mạch. b. Dòng điện xoay chiều (AC) ba pha: Các dây bố trí trên mặt phẳng song song: Dòng điện ba pha lệch nhau 1200: i A = Im . sin ω t iB = Im .(sin ω t + 1200 ) iC = Im . sin ω t + 2400 ) Lực tác dụng lên dây pha có dạng: F1=F12+F13 F12: Lực điện động giữa pha1 và pha 2. F13: Lực điện động giữa pha1 và pha 3. 15
Đối với dây 1 pha: Sau khi biến đổi lượng giác ta có cực trị của hàm F1 sẽ tương ứng với ωt = −150 vàωt = 750. Tại lực lúc đó đạt cực đại sẽ có giá trị (+) tương ứng với lực hút: ωt = 75 0 F1 = −0,805C.I m 2 Tại ωt = −150 lực lúc đó đạt cực đại sẽ có giá trị (-) tương ứng với lực đẩy: F1 = −0,055C.I m 2 Đối với dây 3 pha: Có kết quả ngược lại với dây 1 pha.2 F1 = − ,805C.I m 0 Lực đẩy ứng với giá trị (+): F1 = − ,055C .I m 2 Lực hút ứng với giá trị (-): 0 Đối với dây 2 pha: [ ] F2 = c.I m .Sin(ωt −120 0 ). Sinωt − Sin(ωt − 240 0 ) 2 F2 = 0.866.C.I m Cos (2ωt −150 0 ) 2 16
Giá trị cực đại sẽ tương ứng vớiωt = 75 0 là: F2 = 0.866.C.I m 2 Vì vậy Ldd tác dụng lên 2 dây là lớn nhất nên giá trị này được sử dụng trong kỹ thuật để tính toán: FMax = 0,866.C.I m = 3.C.I 2 2 Các dây dẫn bố trí trên đỉnh tam giác đều: Đồ thị Ldd 3 pha bố trí trên đỉnh tam giác đều. 17
Ta có: 3 C.I m .Sinω.t F1 = F1x + F1 y = F12 + F12 = 2 x y 2 Sự thay đổi về vị trí và hướng của Ldd tác dụng lên dây dẫn 1 có thể biểu diễn bằng vectơ OM mà quỹ tích ngon vectơ là vòng tròn đường kính bằng trên trục Ox như trên hình vẽ. Ldd ở các dây khác cũng tính toán tương tự và ta có giá trị lớn nhất của Ldd khi xét dây dẫn bố trí trên 3 đỉnh tam giác cũng giống như bố trí trên 1 mặt phẳng: FMax = 0,866.C.I m = 3.C.I 2 2 Khi xét dòng 3 pha có chứa thành phần không chu kỳ, trong cả 2 trường hợp ta phải xét thêm hệ số xung kích Kxk: FMax = 3.C.I 2 (1,8) 2 = 5,61.C.I 2 18
Cám ơn Xin giáo viên và các bạn cho ý kiến 19