Реферат: Електричні апарати

2.5 Електродинамічні зусилля при різних формах провідників

Два провідники, струм в яких тече в однакових напрямках, будуть притягуватись. Коли струм тече в різних напрямках, провідники – відштовхуються (рис. 2.6). Напрямок сили взаємодії провідників із струмом залежить від того, як відбувається потокозчеплення цих провідників.

Електродинамічні зусилля напрямлені так, щоб збільшувати потокозчеплення, тобто зусилля, що діють на струмоведучі частини системи направлені так, щоб електромагнітна енергія системи зростала, тобто в бік, де поле послаблено. Дійсно:

Значить, при поле послаблене там, де густина силових ліній є меншою.

Сили напрямлені так, щоб збільшувати енергію. Тому контур розтягується (рис. 2.7), коли по ньому протікає струм:

Візьмемо два витки із струмом (більший і менший). Струм у витках має протилежний напрямок. Провідники відштовхуються (рис.2.8). При неоднакових розмірах витків з’являються дві складові сили: одна складова прагне розтягнути менший виток і стиснути більший, а друга складова прагне їх розвести, якщо струм протилежного напряму, або наблизити один до другого, якщо витки зі струмом одного напряму.

Якщо провідники мають різну довжину і паралельні між собою, то сила взаємодії між провідниками знаходиться за формулою:

(2.7)

де – величина, що визначається як:

де а – відстань між провідниками (див. рис. 2.9);

D – сума довжин діагоналей “трапеції”, основи якої – провідники із струмом;

S – сума бічних сторін цієї трапеції.

2.6 Зусилля та моменти, що діють на взаємоперпендикулярні провідники

За законом Ампера, оскільки провідники взаємоперпендикулярні:

де – магнітна індукція поля на відстані від провідника;

– струм в провіднику;

(для напівскінченного провідника);

(для нескінченно довгого провідника);

Звідси (згідно з рис. 2.10):

(2.8)

Як видно із рисунка 2.11, із віддаленням від осі вертикального провідника електродинамічне зусилля спадає.

В ряді апаратів струмоведуча частина має форму петлі. Тоді величина сили є в два рази більшою, чим в попередньому випадку. Це випливає із принципу суперпозиції, коли дану систему розглядати, як суму двох попередніх. Якщо довжина перемички , то

(2.9)