|
|
|
Producerea tensiunii electrice alternative
In electrotehnica cea mai larga intrebuinatre o are curentul alternative sinusoidal prin faptul ca poate fi produs, transmis si utilizat in conditii mult mai avantajoase decat curentul continuu. La baza producerii tensiunii electromotoare alternative sta fenomenul inductiei electromagnetice. Rotirea uniforma a unei spire conductoare electric intr-un camp magnetic uniform, sau invers, rotirea uniforma a unui camp magnetic in fata unei bobine fixe, permite obtinerea unei tensiuni electromotoare alternative sinusoidale. Aceste doua posibilitati sunt analizate in urmatoarele doua experimente.
EXPERIMENTUL I
Un cadru metallic dreptunghiular este rotit uniform in jurul axei de simetrie OO' intr-un camp magnetic uniform, perpendicular pe OO', produs de unelectromagnet NS (fig. 1). Capetele cadrului sunt prinse rigid la doua inele b si b'. Ele pot aluneca sub doua lamele P si P' la care sunt legate bornele unui voltmetru ce formeaza circuitul exterior al dispozitivului, circuit cu caracter rezistiv.
In laturile AB si CD ale cadrului, laturi care taie liniile de camp magnetic, se va induce o tensiune electromotoare, care, conform regulii mainii drepte (burghiului), are in fiecare latura, in pozitia cadrului in care normala n formeaza unghiul α cu liniile de camp, sensul aratat in figurile 1 si 2. Tensiunea electromotoare indusa in cadru este suma dintre tensiunea electromotoare indusa in latura AB, eAB=vBlsin α si tensiunea electromotoareindusa in latura CD, eCD=vBlsin(1800- α), adica eAD= eAB + eCD = 2vBlsin α, α fiind totodata si unghiul dintre viteza conductorului liniar AB si liniile campului magnetic de inductie B. pentru miscarea de rotatie uniforma α = ωt, iar v = aω. Aria cadrului este S = 2 al :fluxul maxim (cand α = 0) prin suprafata cadrului este Фm = BS. Cu aceste precizari, valoarea instantanee a tensiunii electromotoare induse poate fi scrisa sub forma e = Фmω sau e = Em sin ωt.
Rotatia uniforma in jurul axei de simetrie a unui cadru metallic intr-un camp magnetic uniform, perpendicular pe axa de rotatie genereaza in cadru o tensiune electromotoare alternative sinusoidala.
Experimentul realizat in figura 1 arata ca valorile
extreme +Em, -Em si +Im, -Im se
obtin in pozitiile in care fluxul Ф = Фmcos
α este egal cu 0. In aceste pozitii, viteza de variatie a fluxului ΔФ/Δt este maxima, deoarece laturile "active" AB si
CD ale cadrului taie cele mai multe linii de camp in unitatea de timp. In
pozitiile in care fluxul are valori extreme tensiunea electromotoare si intensitatea
curentului curentului sunt egale cu 0; in aceste pozitii ale cadrului laturile
active nu taie liniile campului si viteza de variatie a fluxului
ΔФ/Δt este egala cu 0. In prima jumatate a rotatiei, prin cadru
circula un current Indus I care
creaza un camp magnetic parallel si si avand acelasi sens cu normala cu normala
n la cadru, iar in a doua
jumatate rotatiei curentul indus creaza
un camp magnetic indreptat in sens opus normalei n, asa cum rezulta si din aplicarea legii Lenz. Deci, intr-o singura
rotatie, tensiunea electromotoare e
si curentul
In figura 3 sunt date graficele variatiei fluxului magnetic Ф (linia intrerupta), a tensiunii electromotoare e si a intensitatii curentului i in funstie de unghiul de rotatie α.
EXPERIMENTUL II
O tensiune electromotoare alternativa sinusoidala se poate obtine si prin rotirea uniforma a unui magnet bara in jurul unui ax orizontal sub o bobina cu miez de fier (fig. 4). Bobina este strabatuta in fiecare moment de un flux variabild e inductie magnetica, care induce in bobina o tensiune electromotoare alternative sinusoidala. Curentul sinusoidal care se stabileste prin circuitul montajului experimentaldin fig. 4 este pus in evidenta prin deviatiile alternative stanga-dreapta ale acului indicator al voltmetrului.
Dispozitivul descris, numit si alternator, sta la baza principiului de functionare a generatorului de current alternative din centralele electrice, numit tot alternator.
Nicolescu Horia Erhan
Clasa 10 G
