Принципы работы электромоторов и электрогенераторов

. (14)

,

Нетрудно видеть (рис. 11), что при синусоидальном изменении напряжения и тока средняя мощность в интервале периода их изменения будет равна нулю. Из этого следует, что произведение средних значений переменного напряжения и переменного тока не может служить критерием для расчёта мощности переменного тока. В качестве такого критерия надо было выбрать конечный результат действия напряжения и тока. Так как электролитические процессы протекают только при постоянном напряжении, то электролитический результат действия тока тоже не может быть критерием достоверности средней мощности, генерируемой переменным напряжением и переменным током. Оказалось, что роль такого критерия может выполнять тепло, выделяемое при действии тока. В результате надо было найти параметры переменного напряжения и тока, которые генерируют такое же количество тепла, как и эквивалентные им величины постоянного напряжения и постоянного тока.

Количество тепла , выделяемое постоянным током на сопротивлении за время , равно

. (15)

Квадрат переменного тока позволяет учитывать его положительные и отрицательные значения (рис. 14). Тогда среднее значение квадрата силы синусоидального переменного тока за период можно определить по формуле

. (16)

Рис. 14. Синусоидальное изменение переменного тока

Аналогично определяется и средняя величина переменного напряжения, равная .

. (17)

,

Из этого следует амплитудное значение средней величины переменного напряжения (220В), равное

. (18)

Из этого следует, что средняя величина мощности переменного напряжения и тока определится по формуле

(19)

А теперь отметим, что импульсная энергетика пока базируется на постоянном напряжении и постоянном токе, поэтому мы пока не будем касаться характеристик средних величин переменного напряжения (17) и переменного тока (16) и средней величины переменной мощности (19).

7. Принципы работы электромоторов и электрогенераторов

Принципы работы электромотора и электрогенератора были открыты Майклом Фарадеем в начале 19-го века. Считается, что в его опытах наглядно проявилась связь между электрическими и магнитными явлениями. Однако, сейчас мы покажем, что эта наглядность оказалась ошибочной. Проводник с током перемещается в магнитном поле постоянного магнита не в результате взаимодействия электрического поля с магнитным, а в результате взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и магнитного поля вокруг проводника, формируемого движущимися в нём электронами [2].

Чтобы понять это, надо разобраться с процессом взаимодействия магнитных силовых линий, формируемых обычными стержневыми постоянными магнитами (рис. 15).

Как видно (рис. 15, а), у разноименных магнитных полюсов, сближающих друг друга, магнитные силовые линии в зоне контакта полюсов (рис. 15, а, точки а) направлены навстречу друг другу , а у одноименных магнитных полюсов, отталкивающих друг друга (рис. 15, b, точки b), направления магнитных силовых линий в зоне контакта полюсов совпадают [2].

Рис. 15. Схема взаимодействия магнитных силовых линий стержневых магнитов

Из описанного процесса взаимодействия магнитных полюсов постоянных магнитов следует, что если у двух параллельных проводов ток будет течь в одном направлении (рис. 16, а), то силовые линии магнитных полей, формирующихся в плоскости, перпендикулярной проводам, в зоне их контакта будут направлены навстречу друг другу и провода будут сближаться, как разноименные полюса магнитов (рис. 15, а) [2].

Рис. 16. Схема взаимодействия магнитных полей параллельных проводников с током

Если же направление тока у параллельных проводов будет противоположно (рис. 16, b), то направления магнитных силовых линий образующихся при этом магнитных полей будут совпадать по направлению в зоне их контакта и такие провода будут удаляться друг от друга, как и одноименные полюса стержневых магнитов (рис. 16, b) [2].

А теперь обратим внимание на взаимодействие силовых линий магнитного поля постоянного магнита с силовыми линиями магнитного поля, формируемого электронами, движущимися от плюса к минусу по проводнику (рис. 17). В зоне D силовые линии направлены навстречу друг другу, поэтому они сближаются, как и силовые линии магнитных полей двух проводников с равнонаправленным током (рис. 16, а). В результате возникает сила , смещающая проводник влево (рис. 17).

С другой стороны проводника, в зоне А, направления силовых линий постоянного магнита и магнитного поля, сформированного движущимися по проводнику электронами, совпадают по направлению. В этом случае, как следует на рис. 16, b, силовые линии отталкиваются и также формируют силу, направленную влево. Так формируется суммарная сила, перемещающая проводник с током в магнитном поле [2].

Как видно, перемещение проводника происходит в результате взаимодействия магнитных полей постоянного магнита и проводника с током. Нет здесь взаимодействия электрического и магнитного полей, на котором базируется теория всей современной электротехники. Из этого следует, что нет здесь места и уравнениям Максвелла, из которых следует, что перемещение проводника с током в магнитном поле – следствие меняющихся напряженностей электрических и магнитных полей, о которых упоминает Е. А. Ильина [2]. Проводник движется в результате взаимодействия только магнитных полей.

Рис. 17. Схема движения проводника с током в магнитном поле

Если же в магнитном поле движется проводник без тока (рис. 18), то в нём генерируется напряжение. Внешнее магнитное поле ориентирует свободные электроны в проводнике так, чтобы магнитные силовые линии их суммарного магнитного поля вокруг проводника формировали сопротивление его перемещению (рис. 18).