Получение переменной эдс: 2.3. Принцип получения переменных ЭДС для силовых электрических цепей

Получение переменной электродвижущей силы

 

Переменным током называется такой электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.

Для получения переменного тока используют электромашинные генераторы. Работа генератора переменного тока основана на явле­нии электромагнитной индукции.

Резона́нс (фр. resonance, от лат. resono — откликаюсь) — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания.

Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынуждающей силы колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы. Электроника

В электронных устройствах резонанс возникает на определённой частоте, когда индуктивная и ёмкостная составляющие реакции системы уравновешены, что позволяет энергии циркулировать между магнитным полем индуктивного элемента и электрическим полем конденсатора.

Механизм резонанса заключается в том, что магнитное поле индуктивности генерирует электрический ток, заряжающий конденсатор, а разрядка конденсатора создаёт магнитное поле в индуктивности — процесс, который повторяется многократно, по аналогии с механическим маятником.

Электрическое устройство, состоящее из ёмкости и индуктивности, называется колебательным контуром

. Элементы колебательного контура могут быть включены как последовательно, так и параллельно. При достижении резонанса, импеданс последовательно соединённых индуктивности и ёмкости минимален, а при параллельном включении — максимален. Резонансные процессы в колебательных контурах используются в элементах настройки, электрических фильтрах. Частота, на которой происходит резонанс, определяется величинами (номиналами) используемых элементов. В то же время, резонанс может быть и вреден, если он возникает в неожиданном месте по причине повреждения, недостаточно качественного проектирования или производства электронного устройства. Такой резонанс может вызывать паразитный шум, искажения сигнала, и даже повреждение компонентов.

Приняв, что в момент резонанса индуктивная и ёмкостная составляющие импеданса равны, резонансную частоту можно найти из выражения ωL = 1/ωC, где ω = 2πf; f — резонансная частота в герцах; L — индуктивность в генри; C — ёмкость в фарадах. Важно, что в реальных системах понятие резонансной частоты неразрывно связано с

полосой пропускания, то есть диапазоном частот, в котором реакция системы мало отличается от реакции на резонансной частоте. Ширина полосы пропускания определяется добротностью системы.

Закон Ома для переменного тока

Если ток является синусоидальным с циклической частотой ω, а цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты (ёмкости, индуктивности), то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными:

где:

• U = U₀e^iωt — напряжение или разность потенциалов,

• I

   — сила тока,

• Z = Re^—iδ — комплексное сопротивление (импеданс),

• R = (R_a²+R_r²)^1/2 — полное сопротивление,

• R_r = ωL — 1/ωC — реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного),

• R_а — активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты,

• δ = —arctg R_r/R_a — сдвиг фаз между напряжением и силой тока.

При этом переход от комплексных переменных в значениях тока и напряжения к действительным (измеряемым) значениям может быть произведён взятием действительной или мнимой части (но во всех элементах цепи одной и той же!) комплексных значений этих величин. Соответственно, обратный переход строится для, к примеру,

U = U₀sin(ωt + φ) подбором такой , что . Тогда все значения токов и напряжений в схеме надо считать как

Если ток изменяется во времени, но не является синусоидальным (и даже периодическим), то его можно представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей можно считать компоненты фурье-разложения тока действующими независимо.

Также необходимо отметить, что закон Ома является лишь простейшим приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и от сопротивления и для некоторых структур справедлив лишь в узком диапазоне значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято обсуждать вольт-амперную характеристику. Отклонения от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость изменения электрического поля настолько велика, что нельзя пренебрегать инерционностью носителей заряда.

Понятие потенциала или разности потенциалов u позволяет определить работу, совершаемую электрическим полем при перемещении элементарного электрического заряда dq, как dA = udq. В то же время, электрический ток равен i = dq/dt. Отсюда dA = ui dt, следовательно, скорость совершения работы, т.е. мощность в данный момент времени или мгновенная мощность равна

,

(1)

где u и i – мгновенные значения напряжения и тока.

Величины тока и напряжения, входящие в выражение (1), являются синусоидальными функциями времени, поэтому и мгновенная мощность является переменной величиной и для ее оценки используется понятие

средней мощности за период. Ее можно получить, интегрируя за период T работу, совершаемую электрическим полем, а затем соотнося ее с величиной периода, т.е.

.

Электрическая мощность – это мгновенное значение передаваемой электроэнергии. Электрическая мощность подразделяется на полную, активную и реактивную.

Активная мощность – это мощность расходуемая на совершение работы или точнее производящая работу (выделяется в виде тепла в нагревательных приборах, в виде света в лампах накаливания, вращает роторы электродвигателей и т.д).

Среднее за период значение мгновенной мощности называется активной мощностью .

Реактивная мощность – это мощность расходуемая на намагничивание магнитопроводов, я бы назвал ее магнитной мощностью.

Интенсивность обмена энергии принято характеризовать наибольшим значением скорости поступления энергии в магнитное поле катушки или электрическое поле конденсатора, которое называется реактивной мощностью.

В общем случае выражение для реактивной мощности имеет вид:

Она положительна при отстающем токе (индуктивная нагрузка- ) и отрицательна при опережающем токе (емкостная нагрузка- ). Единицу мощности в применении к измерению реактивной мощности называют вольт-ампер реактивный (ВАр).

• Среднеквадратичное значение (устар. действующее, эффективное) — корень квадратный из среднего значения квадрата сигнала.

Среднеквадратичные значения являются самыми распространёнными, т. к. они наиболее удобны для практических расчётов, когда говорят просто о напряжении или силе тока, то по умолчанию имеются в виду именно их среднеквадратичные значения. В среднеквадратичных значениях проградуированы

показывающие устройства всех вольтметров и амперметров переменного тока, однако, большинство приборов дают правильные показания для этих значений только при форме тока близкой к синусоидальной, некритичны к форме сигнала только приборы с термопреобразователем, специальным квадратичным детектором или квадратичным АЦП.

Получение синусоидальной ЭДС | Электрикам

Для получения э. д. с. синусоидальной формы применяется генератор переменного тока. Однако для изучения принципа получения синусоидального переменного тока генератор можно заменить, проводником в виде прямоугольной рамки который вращают в равномерном магнитном поле с постоянной частотой. (рис. 12.1).

Вращение витка в равномерном магнитном поле

ЭДС в рамке, имеющей два активных проводника длиной l равна:

 

(в дальнейшем все изменяющиеся во времени величины: токи, напряжения, э.д.с. и т. д.— будем обозначать малыми буквами в отличие от постоянных значений для тех же величин, которые обозначают большими буквами).

При равномерном вращении рамки линейная скорость проводника не изменяется:

а угол между направлением скорости и направлением магнитного поля изменяется пропорционально времени:

Угол β определяет положение вращающейся рамки относительно плоскости, перпендикулярной направлению магнитной индукции. (Положение рамки в момент начала отсчета времени t = 0 характеризуется углом β = 0.) Поэтому э.д. с. в рамке является синусоидальной функцией времени

Наибольшей величины э. д. с. достигает при угле:

 

В рассмотренном случае синусоидальное изменение э. д. с. достигается за счет непрерывного изменения угла, под которым проводники пересекают линии магнитной индукции. Однако такой способ получения э. д. с. в практике не применяется,так как трудно создать равномерное поле в достаточно большом объеме.

Получение синусоидальной эдс в генераторе переменного тока

В электромашинных генераторах переменного тока промышленного типа синусоидальная э. д. с. получается при постоянном угле, но в неравномерном магнитном поле.

Магнитное поле генератора (радиальное) в воздушном зазоре между статором и ротором направлено по радиусам окружности ротора (рис. 12.2, а). Магнитная индукция вдоль воздушного зазора распределена по закону, близкому к синусоидальному. Такое распределение достигается соответствующей формой полюсных наконечников. Синусоидальный закон распределения магнитной индукции вдоль воздушного зазора показан на рис. 12.2, б в развернутом виде.

В любой точке воздушного зазора, положение которой определя­ется углом β, отсчитанным от нейтральной плоскости (нейтрали) против движения часовой стрелки, магнитная индукция выражается уравнением

Нейтральная плоскость перпендикулярна оси полюсов и делит магнитную систему на симметричные части, из которых одна относится к северному полюсу, а другая — к южному.

Наибольшую величину магнитная индукция имеет под серединой полюсов, т. е. при углах β=90° (B_m = B) и β=270° (B = -B_m). На нейтрали (при β=0° и β=180°) магнитная индукция равна нулю (В = 0).

На рис. 12.3 показана конструктивная схема генератора переменного тока с двумя парами полюсов, расположенных на роторе, а проводники обмотки, где наводится э. д. с., помещены в пазах сердечника статора.

Отметим еще одну разновидность генераторов переменного тока — генератор с тремя обмотками (трехфазный генератор), которые на схеме рис. 12.4 представлены тремя витками на роторе. Плоскости витков находятся под углом 120° друг к другу.

ЭДС в обмотке генератора

При равномерном вращении ротора в его обмотке (на рис. 12.2, а — в витке) наводится э. д. с., определяемая формулой

Подставляя выражение магнитной индукции, получим

При β = 90°, т. е. в положении проводника под серединой полюса, наводится наибольшая ЭДС.

Уравнение ЭДС можно записать так:

Учитывая формулу

, получим такую же зависимость э.д.с. от времени, как при вращении рамки (см. рис. 12.1), считая начальным положение витка (t=0), когда его плоскость совпадает с нейтралью:

Таким образом, и в данном случае э. д. с. является синусоидальной функцией времени (рис. 12.5). Такой же результат получается, если вращать полюса, а проводники оставить неподвижными.

В прямоугольной системе координат э. д. с. можно изобразить в функции угла β=ωt или в функции времени t. Зависимость e(ωt) и e(t) можно изобразить одной кривой, но при разных масштабах по оси абсцисс, отличающихся в ω раз.

Ток в обмотке генератора

Если обмотку генератора замкнуть через сопротивление, то в образовавшейся цепи возникает синусоидальный ток, повторяющий по форме кривую э. д. с.

Полагая сопротивление цепи линейным, равным R, получим для тока такое выражение:

где I_m = E_m/R— наибольшая величина тока.

Напряжение и ток синусоидальной формы можно получить при помощи генераторов, не имеющих вращающихся частей и магнитных полюсов, например ламповых генераторов.

Получение переменного тока – Основы электроники

Мы с вами узнали, что такое переменный ток, теперь я вам хочу рассказать, как получить переменный синусоидальный ток.

Возьмем проводник, согнутый в виде рамки и будем вращать его в равномерном магнитном поле (рисунок 1). При вращении рамки магнитный поток, охватываемый ею, будет изменяться, следовательно, в рамке возникнет ЭДС индук­ции.

Пусть рамка вращается с равномерной скоростью. Мы уже знаем, что величина ЭДС, индуктированной в рамке, будет тем больше, чем быстрее будет изменяться число маг­нитных силовых линий, охватываемых рамкой, или иначе, чем большее число магнитных силовых линий будут пересекать стороны рамки в единицу времени (например в одну секунду).

Примем за начальное то положение рамки, когда она охва­тывает наибольшее число магнитных силовых линий, т. е. когда плоскость ее перпендикулярна направлению магнитного потока. На рисунке 1 это положение отмечено цифрой 1.

Рисунок 1. Получение синусоидального переменного тока. а – ряд последовательных положений рамки в магнитном поле; б -график переменного тока (синусоида).

В начале вращения рамки ее стороны будут скользить почти вдоль магнитных силовых линий, пересекая очень малое число их, то есть магнитный поток, проходящий через рамку, будет изменяться очень медленно, следовательно, и наводимая этим изменением потока ЭДС индукции будет невелика.

По мере приближения рамки, к положению 2, когда плос­кость ее становится параллельной силовым линиям, количе­ство пересекаемых рамкой силовых линий возрастает (при по­стоянной скорости вращения рамки) а, следовательно, воз­растает и индуктируемая в ней ЭДС.

Когда рамка пройдет положение 2, действующая в рамке ЭДС начнет постепенно убывать и станет равной нулю, когда рамка сделает полоборота (положение 3). Затем ЭДС будет снова возрастать, но уже в обратном направлении, так как теперь стороны рамки будут пересекать магнитные силовые ли­нии в противоположном направлении. В момент, когда рамка займет положение 4, т. е. сделает три четверти оборота, ЭДС будет наибольшей, после чего она начнет снова убывать и сде­лается равной нулю в тот момент, когда рамка завершит пол­ный оборот (положение 5).

При дальнейшем вращении рамки все явления будут по­вторяться в прежнем порядке. Так как ЭДС в рамке непре­рывно изменяется по величине и, кроме того, два раза в тече­ние каждого оборота изменяет свое направление, то и ток, вы­зываемый ею в рамке, будет также изменяться и по величине и по направлению.

Условимся изображать изменение переменной ЭДС, наво­димой в рамке при вращении ее в магнитном поле, таким об­разом, что по горизонтальной прямой линии (оси) слева направо будем откладывать в каком-нибудь масштабе угол поворота рамки или время, протекшее от начала поворота, а вверх и вниз (по вертикали) будем откладывать те ЭДС, которые наводятся в рамке при данном угле ее поворота. Вверх будем откладывать ЭДС одного направления, а вниз— ЭДС другого направления. В результате такого построения получим график изменения ЭДС в зависимости от угла по­ворота рамки или, что то же самое, в зависимости от времени, так как рамка вращается с постоянной скоростью. Кривая эта, изображенная на рисунке 1б, очень часто встречается в электро­технике и носит название синусоиды.

Итак, мы видим, что при равномерном вращении рамки в равномерном магнитном поле в ней индуктируется переменная ЭДС, изменяющаяся по периодическому закону, выражае­мому синусоидой; ЭДС и токи, изменяющиеся по такому за­кону, называются синусоидальными, а весь описанный процес будет иметь название получение переменного синусоидального тока.

Свяжем мысленно с вращающейся рамкой стрелку, укреп­ленную на одной оси с рамкой (рисунок 2а). Направим на вра­щающуюся стрелку пучок параллельных световых лучей так, как это изображено на рисунке 2б, а с другой стороны стрелки поставим экран (например лист бумаги). Электродвижущая сила, индуктируемая в рамке, в каждый данный момент бу­дет пропорциональна длине тени, отбрасываемой стрелкой на экран. Длина тени в начальный момент, когда стрелка нахо­дится в горизонтальном положении, т. е. острием направлена в сторону экрана, будет равна нулю.

Рисунок 2. Модель синусоидального колебания. а -вместе с рамкой вращается стрелка; б -кончик тени от стрелки совершает синусоидальные колебания.

При вращении стрелки в направлении, указанном на рисунке, ее тень начнет удлиняться, вытягиваясь вверх. Сначала удлинение тени будет происходить быстро, но по мере при­ближения стрелки к вертикальному положению оно замедлит­ся и, наконец, совеем прекратится, когда длина тени сделается равной длине стрелки. После этого тень будет укорачиваться, сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее и, наконец, сделается равной нулю в тот момент, когда стрелка, совершив полоборота, займет горизонтальное положение. В то время, когда стрелка будет совершать следующую половину оборота, ее тень совершит такое же удлинение и укорочение, как и прежде, с той лишь разницей, что удлиняться она теперь будет не вверх, а вниз.

При каждом обороте стрелки ее тень будет совершать одно полное колебание.

Колебания тени вращающейся стрелки дают полную карти­ну изменения скорости движения электронов в проводнике при синусоидальном переменном токе. Скорость свободных элек­тронов в проводнике сначала невелика, затем электроны начи­нают двигаться все быстрее и быстрее (сила тока увеличивает­ся). В некоторый момент скорость электронов достигает своей максимальной величины (сила тока максимальна), после чего электроны постепенно замедляют свое движение и, наконец, совсем останавливаются (сила тока равна нулю).

Однако, практически электроны не делают остановки, так как они тотчас же начинают движение в обратном направле­нии (ток изменяет свое направление) с постепенно увеличи­вающейся скоростью (сила тока растет) и т. д.

Начертим окружность, внутри которой наметим несколько положений радиуса, занимаемых им при равномерном движе­нии его конца по окружности. На рисунке 3 показано 24 после­довательных положения радиуса, занимаемых им через каж­дые 15° поворота. Справа от этой окружности проведем гори­зонтальную линию на высоте центра окружности. Разделим горизонтальную координатную ось также на 24 части, каждая из которых будет соответствовать 15° окружности.

Рисунок 3. Построение грфика синусоидального переменного тока. Окружность и горизонтальная ось координат разделены на одинаковое число частей.

Из каждой отмеченной точки на горизонтальной оси прове­дем вертикальную линию, равную проекции радиуса на вертикальный диаметр или длине тени при данном угле поворо­та. Соединим плавной кривой концы всех вертикальных ли­ний. Эта кривая и будет синусоидой.

Вращающийся радиус, употребляемый при построении си­нусоиды, называется радиусом-вектором.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Получение однофазной переменной ЭДС, напряжения, тока. Однофазные электрические цепи переменного тока.

1. Получение однофазной переменной ЭДС, напряжения, тока.

В промышленности и быту используется переменный, однофазный синусоидальный ток.

Переменный – это такой ток, который периодически изменяет свою величину и направление.

Однофазный –снимается с одной фазы (катушки) источника.

Синусоидальный– изменяется по закону синуса.

Достоинства переменного тока:

· возможность трансформации. Чем выше передаваемое напряжение, тем меньше потери в линии.

· генератор переменного тока значительно проще и дешевле генератора постоянного тока;

· переменный ток легко преобразуется в постоянный;

· двигатели переменного тока значительно проще и дешевле, чем двигатели постоянного тока.

Простейшим источником такого тока является рамка, которая при помощи сторонней силы вращается в магнитном поле. Концы рамки крепятся к полым кольцам, с которых при помощи щеток ток подается во внешнюю цепь.

По закону электромагнитной индукции, при вращении, в рамке наводится ЭДС, направленная по правилу «правой руки»: е=2ВVLsin(φ),

Где: В – магнитная индукция, V – скорость движения проводника, 2L – длина двух проводников рамки, φ – угол между силовыми линиями и направлением движения рамки.

Так как за время t рамка, вращающаяся со скоростью ω, пройдет расстояние. равное углу φ, то φ= ωt. Это фаза ЭДС, или угол отклонения рамки.

Когда рамка относительно нейтрали повернется на 90°, в ней наведется максимальная ЭДС: Е_м=2ВV,(sin(90°)=1), значит:

е=Е_мsin(ωt)

Так же для тока и напряжения:

i=I_мsin(ωt)

u=U_мsin(ωt)

1. Угол 0°. ЭДС и ток равны нулю, так как рамка не пересекает магнитное поле.

2. Угол 90°. ЭДС и максимальны, так как рамка пересекает магнитное поле под прямым углом и положительны (по правилу правой руки).

3. Угол 180°. ЭДС и ток равны нулю, так как рамка не пересекает магнитное поле.

4. Угол 270°. ЭДС и максимальны, так как рамка пересекает магнитное поле под прямым углом и отрицательны (по правилу правой руки).

5. Угол 360°. Рамка в исходном положении.

 

Узнать еще:

ТОЭ Лекции – №12 Получение синусоидальной ЭДС, переменный ток

Пусть в однородном магнитном поле, например, между полюсами плоского магнита, под углом ψ к горизонтальной плоскости расположена плоская катушка, выполненная в виде прямоугольной рамки, по периметру которой намотано w витков (рис. 12.1). Площадь сечения рамки – S, магнитная индукция – В.

Заставим эту катушку вращаться против часовой стрелки с угловой скоростью w . Если обозначить время полного оборота катушки через Т, то ω=2π/T, (рад/с) За некоторый промежуток времени t рамка повернется на угол ωt. Площадь проекции рамки в этом положении Sn=S*cos(ωt+ψ). Рамка и ее проекция на горизонтальную плоскую поверхность пронизываются одним и тем же числом силовых линий магнитной индукции, поэтому обусловленный ими магнитный поток равен:

При вращении катушки число силовых линий, охватываемых ее витками, все время меняется.

Например, при горизонтальном положении рамки это число максимально, при вертикальном – равно нулю. Другими словами, меняется магнитный поток, пронизывающий катушку, в результате чего в ней в соответствии с уравнением (12. 1) наводится ЭДС:

Поясним величины, входящие в последнее выражение. Еm – максимальное значение или амплитуда ЭДС. Аргумент синусоидальной функции ω ωt+ψ называется фазой. Угол ψ, определяющий начальное положение рамки и равный фазе в начальный момент времени (при t = 0), – начальная фаза. Фаза с течением времени (при вращении катушки) постоянно меняется. Скорость изменения фазы ω называется угловой или циклической частотой. Время одного цикла изменения фазы (время одного оборота рамки) называется периодом и обозначается T. Количество полных изменений синусоидальной ЭДС в секунду определяет частоту f, измеряемую в герцах (Гц). Один герц соответствует одному полному колебанию в секунду. Связь между частотой и периодом выражается формулой f= 1/T . При частоте 50 Гц: ω=2π/T=2πf=314(c-1)

Графическое изображение синусоидальной функции времени в электротехнике называют волновой диаграммой. При ее построении на горизонтальной оси откладывается время t или пропорциональный ему угол ωt. При нулевой начальной фазе кривая выходит из начала координат и через каждые четверть периода принимает максимальные значения и переходит через ноль. График такой функции построен по уравнению е = Еm sinωt на рис. 12.2, а.

При ненулевых начальных фазах диаграммы имеют несколько иной вид. Пусть напряжение и ток на некотором участке цепи определяются выражениями:

Для определенности положим ψu > 0, а ψi < 0. Сначала построим волновую диаграмму напряжения. При t = 0 u = Um sin ψu. При положительном ψu эта величина положительна, и синусоида отсекает на вертикальной оси отрезок выше начала координат (рис. 12.2, б). Начало синусоиды и все ее точки оказываются сдвинутыми влево на величину ψu. Кривая тока, имея отрицательную начальную фазу, смещается вправо. Если начальные фазы двух синусоидальных функций, изменяющихся с одинаковой частотой, различны, то говорят, что они не совпадают по фазе. Отрезок на горизонтальной оси, разделяющий начала синусоидальных кривых (угол φ на рис. 12.2, б), определяет угол сдвига фаз. Он равен разности их начальных фаз:

В случае напряжения и тока вычисление производится именно в таком порядке: начальная фаза напряжения минус начальная фаза тока.

Если ψu > ψi и угол φ положителен, то говорят, что напряжение опережает по фазе ток, или ток отстает по фазе от напряжения. На волновой диаграмме в этом случае кривая напряжения проходит через ноль и максимальные значения раньше тока; изменения тока отстают от соответствующих изменений напряжения. Мера отставания – угол φ.

Остановимся еще на двух моментах. В цепях синусоидального тока мы будем встречаться как с переменными, так и с постоянными величинами. Для тех и других применяются различные обозначения. Переменные величины – функции времени – будем обозначать маленькими (строчными) буквами u, i, e, а постоянные – большими (прописными) U, I, Е.

Второй момент касается указания направления тока или напряжения. При постоянном токе его направление связано с движением положительно заряженных частиц. В случае переменного тока его стрелка на схеме показывает у с л о в н о в ы б р а н н о е положительное направление. Если в какой-то момент времени ток направлен по стрелке, он считается положительным, в противном случае он отрицателен.

Получение синусоидальной ЭДС для электротехники

Получение синусоидальной ЭДС

Наиболее распространенным в промышленности способом получения синусоидальной ЭДС является применение генераторов переменного тока электрических машин, преобразующие механическую энергию в электрическую. Преобразование энергии в этих машинах происходит в соответствии с законом электромагнитной индукции, устанавливающим количественную связь индуцированной ЭДС со скоростью изменения магнитного поток.

Согласно закону электромагнитной индукции, в контуре при изменении магнитного потока, проходящего сквозь ограниченную этим контуром поверхность, индуцируется ЭДС, величина которой равна взятой с отрицательным знаком скорости изменения магнитного потока:

Если контур состоит из

последовательно соединенных витков и магнитный поток для всех витков один и тот же, то индуцированная в контуре ЭДС

В проводнике длиной

, движущемся со скоростью v в магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции , индуцируется ЭДС

ЭДС будет постоянной, если индукция магнитного поля постоянна, или переменной, если она изменяется в пространстве или времени.

Направление индуцируемой в проводнике ЭДС определяют по правилу правой руки. Если ладонь правой руки расположить в магнитном поле так, чтобы силовые линии ноля были направлены в ладонь, а большой палец, отогнутый в плоскости ладони на 90°, показывал направление движения проводника, то остальные пальцы, вытянутые в плоскости ладони, покажут направление индуктированной в проводе ЭДС (рис. 2.3).

Принцип действия генератора переменного тока легко показать при рассмотрении модели генератора переменного тока, представленной плоской рамкой площадью

равномерно вращающейся с частотой оборотов в секунду в однородном магнитном поле с индукцией /?, созданным двухполюсным магнитом (рис. 2.4).

При вращении рамки величина магнитного потока

, проходящего через ее плоскость изменяется. Поток максимален когда плоскость рамки перпендикулярна магнитным линиям поля. По мере поворота рамки из этого положения он уменьшается и станет равным нулю, когда плоскость рамки будет расположена вдоль линий магнитного поля. Затем направление потока меняет свой знак, и он начинает увеличиваться и т.д.

Таким образом, магнитный поток, пронизывающий рамку, изменяется в зависимости от угла её поворота, т.е.

. Здесь — угол между направлением линий магнитного поля и нормалью к плоскости рамки. Так как рамка вращается равномерно с угловой частотой , то и магнитный поток

где

— значение угла в момент времени , принятый за начало отсчета.

По закону электромагнитной индукции (2.10), в рамке наводится ЭДС

Следовательно, в равномерно вращающейся в однородном магнитном поле рамке индуцируется синусоидальная ЭДС, угловая частота которой равна угловой скорости вращения рамки, начальная фаза — начальному угловому положению рамки, а амплитуда — пропорциональна максимальному потоку и угловой скорости вращения рамки.

Промышленные генераторы переменного тока состоят из неподвижной части, называемой статором, и подвижной (вращающейся) части, называемой ротором. Статор и ротор выполняются из ферромагнитного материала и образуют магнитопровод с необходимым воздушным зазором. На статоре и роторе размещены обмотки.

Часть машины, которая предназначена для создания магнитного поля, принято называть индуктором, а часть, в которой индуцируется ЭДС — якорем.

Индуктирование ЭДС в генераторах осуществляется в соответствии с законом электромагнитной индукции. Так как принципиально безразлично, будет ли движущийся проводник пересекать магнитное поле, или, наоборот подвижное магнитное поле будет пересекать неподвижный проводник, то конструктивно генераторы могут быть изготовлены двух типов.

В первом из них (рис.2.5.) статор является индуктором, а ротор — якорем. Обмотка статора (индуктора), создающая основной магнитный поток, питается от источника постоянного напряжения небольшой мощности. Она называется обмоткой возбуждения.

Первичный двигатель (на рис.2.5 не показан), жестко соединенный с осью ротора, приводит его в равномерное вращение. В равномерно вращающейся в созданном индуктором магнитном поле обмотке якоря в соответствии с выражением (2.14) индуцируется синусоидальная ЭДС.

Выводы 1 и 2 обмотки якоря жестко соединены с вращающимися вместе с ней кольцами 3, по которым скользят неподвижные контакты (щетки). При подключении к ним нагрузки

возникает синусоидальный рабочий ток. Обмотку якоря обычно называют рабочей обмоткой.

Генераторы переменного тока с неподвижным индуктором и подвижным якорем имеют в промышленности ограниченное применении. Дело в том, что напряжение на обмотке якоря нередко бывает большим (до 25 кВ), то же относится к рабочим токам. Передача достаточно большой мощности при высоком напряжении с обмотки вращающегося якоря в нагрузку через подвижную контактную систему сопряжена с большими трудностями.

Значительно чаще применяются генераторы синусоидального напряжения второго типа (рис.2.6). В таких генераторах якорем является неподвижный статор, в пазах которого размещают рабочую обмотку. Индуктором является ротор, конструктивно выполненный, например, явнополюс-ным (рис. 2.6). На роторе располагают обмотку возбуждения.

Постоянный ток, необходимый для обмотки возбуждения, подастся от специального генератора-возбудителя постоянного тока, сидящего на одном валу с ротором, или от внешнего маломощного сравнительно низковольтного (125 В или 250 В) источника постоянного напряжения.

Катушку возбуждения подключают к этому источнику с помощью контактных колец, расположенных на валу ротора, и неподвижных щеток. Передача малой мощности при низком напряжении на обмотку вращающегося индуктора через подвижную контактную систему не вызывает затруднений.

При вращении ротора магнитный поток, создаваемый постоянным током обмотки возбуждения, пересекает проводники обмотки статора и наводит в ней переменную ЭДС

Эта теория взята со страницы помощи с заданиями по электротехнике:

Помощь по электротехнике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Получение переменного тока. Действующее значение силы тока и напряжения

2. Переменный электрический ток

Как нам известно, электрический ток бывает
переменным и постоянным.
Переме́нный ток — электрический ток, который
периодически изменяется по модулю и
направлению.
В настоящее время очень широко используется
переменный электрический ток.
Переменный ток – это вынужденные колебания тока
в электрических цепях, т.е. синусоидальные
колебания силы тока, напряжения, ЭДС.
Его можно получить с помощью электрогенераторов
переменного тока с применением эффекта
электромагнитной индукции.
На рисунке изображена примитивная установка для выработки переменного
тока.
Принцип действия установки прост. Проволочная рамка вращается в
однородном магнитном поле с постоянной скоростью. Своими концами рамка
закреплена на кольцах, вращающихся вместе с ней. К кольцам плотно
прилегают пружины, выполняющие роль контактов. Через поверхность рамки
непрерывно будет протекать изменяющийся магнитный поток, но поток,
создаваемый электромагнитом, останется постоянным. В связи с этим в рамке
возникнет ЭДС индукции.
Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и
трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения
изменяются по гармоническому закону.
Переменный ток в осветительной сети квартиры, применяемый па заводах и фабриках и т. д.
представляет собой не что иное, как вынужденные электромагнитные колебания. Данные
колебания напряжения легко обнаружить с помощью осциллографа.
Стандартная частота промышленного
переменного тока равна 50 Гц. Это означает, что
на протяжении 1 с ток 50 раз идет в одну сторону
и 50 раз — в противоположную. Частота 50 Гц
принята для промышленного тока во многих
странах мира. В США принята частота 60 Гц. Если
напряжение на концах цепи меняется по
гармоническому закону, то и напряженность
электрического поля внутри проводников будет
также меняться гармонически.
Переменное напряжение в гнездах розетки осветительной сети создается
генераторами на электростанциях. Проволочную рамку, вращающуюся в
постоянном однородном магнитном поле, можно рассматривать как
простейшую модель генератора переменного тока. Поток магнитной
индукции Ф, пронизывающий проволочную рамку площадью S,
пропорционален косинусу угла а между нормалью к рамке и вектором
магнитной индукции (рис. 4.9):
Ф = BScos а
При равномерном вращении рамки угол а увеличивается прямо пропорционально времени:
а=2Пnt , где n – частота вращения.Поэтому поток магнитной индукции меняется гармонически :
Ф = BS cos 2Пnt , Здесь 2Пn число колебаний магнитного потока за 2П с. Это ЦИКЛИЧЕСКАЯ ЧАСТОТА
колебаний w=2Пn => Ф = BScoswt
Согласно закону электромагнитной индукции ЭДС индукции в рамке равна
взятой со знаком «-» скорости изменения потока магнитной индукции, т. е.
производной потока магнитной индукции по времени:
Если к рамке подключить колебательный контур, то угловая
скорость w вращения рамки определит частоту w колебаний
значений ЭДС, напряжения на paзличныx участках цепи и силы
тока.
Если напряжение меняется с циклической частотой , то и сила тока в
цепи будет меняться с той же частотой. Но колебания силы тока не
обязательно должны совпадать по фазе с колебаниями напряжения.
Поэтому в общем случае сила тока і в любой момент времени
(мгновенное значение силы тока) определяется по формуле
Здесь Im – амплитуда силы тока, т. е. максимальное по модулю значение силы тока, а
разность (сдвиг) фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
—
Действующие значения силы тока и напряжения.
Перейдем к более детальному рассмотрению процессов, которые происходят
в цепи, подключенной к источнику переменного напряжения.
Сила тока в цени с резистором. Пусть цепь состоит из соединительных
проводов и нагрузки с малой индуктивностью и большим сопротивлением R
(рис. 4.10). Эту величину, которую мы до сих пор называли электрическим
сопротивлением или просто сопротивлением, теперь будем называть
активным сопротивлением.
Сопротивление R называется активным,
потому что при наличии нагрузки,
обладающей этим сопротивлением, цепь
поглощает энергию, поступающую
от генератора. Эта энергия превращается во
внутреннюю энергию проводников —
они нагреваются. Будем считать, что
напряжение на зажимах цепи меняется по
гармоническому закону:
u = Um cos w t
Как и в случае постоянного тока,
мгновенное значение силы тока прямо
пропорционально мгновенному значению
напряжения. Поэтому для нахождения
мгновенного значения силы тока можно
применить закон Ома :
В проводнике с активным сопротивлением
колебания силы тока совпадают по фазе с
колебаниями напряжения (рис. 4.17), а
амплитуда силы тока определяется
равенством
Мощность в цепи с резистором. В цепи
переменного тока промышленной частоты
(v = 50 Гц) сила тока и напряжение
изменяются сравнительно быстро. Поэтому
при прохождении тока по проводнику,
например по нити электрической лампочки,
количество выделенной энергии также
будет быстро меняться со временем. Но
этих быстрых изменений мы не замечаем.
Как правило, нам нужно бывает знать
среднюю мощность тока на участке цепи за
большой промежуток времени,
включающий много периодов. Для этого
достаточно найти среднюю мощность за
один период. Под средней за период,
мощностью переменного тока понимают
отношение суммарной энергии,
поступающей в цепь за период, к периоду.
Мощность в цепи постоянного тока на
участке с сопротивлением R определяется
формулой :
P = I2R.
(4.18)
На протяжении очень малого интервала
времени переменный ток можно считать
практически постоянным.
Поэтому мгновенная мощность в цепи
переменного тока на участке, имеющем
активное сопротивление R, определяется
формулой :
P = i2R.
(4.19)
Найдем среднее значение мощности за
период. Для этого сначала преобразуем
формулу (4.19), подставляя в нее
выражение (4.16) для силы тока и используя
известное из математики соотношение
Средняя мощность
равна первому члену в формуле (4.20)
Величина, равная квадратному корню из
среднего значения квадрата силы тока,
называется действующим значением силы
переменного тока. Действующее значение
силы переменного тока обозначается через
I:
Действующее значение силы переменного тока равно силе
такого постоянного тока, при котором в проводнике выделяется
то же количество теплоты, что и при переменном токе за то же
время.
Действующее значение переменного напряжения
определяется аналогично действующему значению силы тока:
Заменяя в формуле (4.17) амплитудные
значения силы тока и напряжения на их
действующие значения, получаем закон
Ома для участка цепи переменного тока с
резистором
Как и при механических колебаниях, в случае
электрических колебаний обычно нас не
интересуют значения силы тока, напряжения и
других величин в каждый момент времени.
Важны общие характеристики колебаний,
такие, как амплитуда, период, частота,
действующие значения силы тока и
напряжения, средняя мощность. Именно
действующие значения силы тока и
напряжения регистрируют амперметры и
вольтметры переменного тока.
Кроме того, действующие значения удобнее
мгновенных значений еще и потому, что
именно они непосредственно определяют
среднее значение мощности Р переменного
тока:
P = I2R = UI.

11. Закрепление и обобщение нового материала. Устно ответьте на вопросы: – что представляет собой переменный электрический ток

Закрепление и обобщение нового материала.
Устно ответьте на вопросы:
– что представляет собой переменный
электрический ток переменный электрический ток?
– на каком явлении основано получение
переменной ЭДС в цепи?
– чему равна разность фаз колебаний силы тока и
напряжения на активном сопротивлении?
– как соотносятся действующие значения
переменного тока и напряжения со значениями
постоянного тока и напряжения?
– как определяется мощность в цепи переменного
тока?

12. Решение задач по теме «Переменный ток»

В сеть переменного тока с действующим напряжением
220 В включено активное сопротивление 55 Ом.
Определить действующее и амплитудное значение силы
тока.
Решение:
Действующее значение силы тока
Амплитудное значение силы тока связано с действующим соотношением

14. Ток В цепи меняется по гармоническому закону. Мгновенное значение силы тока для фазы Π/6 равно 6 А. Определить амплитудное и

Ток В цепи меняется по гармоническому
закону. Мгновенное значение силы тока для
фазы Π/6 равно 6 А. Определить амплитудное
и действующее значения силы тока
Решение задачи (силу тока пишите печатной буквой):

16. Самостоятельно решить задачи:

1. На какое напряжение надо рассчитывать
изоляторы линии передачи, если действующее
напряжение 430 кВ.
2. Зависимость ЭДС от времени в цепи переменного
тока выражается формулой е=120 Sin 628t.
Определить действующее значение ЭДС и период
ее изменения.
3. На участке цепи с активным сопротивлением 4 Ом
сила тока изменяется по закону i=6,4 Sin 314t.
Определить действующее значение силы тока и
активную мощность, выделяющуюся на этом
участке. На какое напряжение должна быть
рассчитана изоляция проводов?

Как рассчитать ЭДС | Sciencing

Обновлено 2 ноября 2020 г.

Ли Джонсон

Электродвижущая сила (ЭДС) – понятие незнакомое для большинства людей, но оно тесно связано с более знакомым понятием напряжения. Понимание разницы между ними и того, что означает ЭДС, дает вам инструменты, необходимые для решения многих проблем в физике и электронике, а также знакомит с концепцией внутреннего сопротивления батареи. ЭДС сообщает вам напряжение батареи без уменьшения внутреннего сопротивления, как это происходит при обычных измерениях разности потенциалов.Вы можете рассчитать его несколькими способами, в зависимости от того, какая информация у вас есть.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Рассчитайте ЭДС по формуле:

ε = V + Ir

Здесь (В) означает напряжение элемента, (I) означает ток в цепи, а (r) означает внутреннее сопротивление ячейки.

Что такое ЭДС?

Электродвижущая сила – это разность потенциалов (т. Е. Напряжение) на клеммах батареи при отсутствии тока.Может показаться, что это не имеет значения, но каждая батарея имеет «внутреннее сопротивление». Это похоже на обычное сопротивление, которое снижает ток в цепи, но оно существует внутри самой батареи. Это связано с тем, что материалы, из которых состоят элементы в батарее, имеют собственное сопротивление (так как практически все материалы имеют).

Когда через элемент не течет ток, это внутреннее сопротивление ничего не меняет, потому что нет тока, который мог бы замедлить его.В некотором смысле, ЭДС можно рассматривать как максимальную разность потенциалов на клеммах в идеальной ситуации, и на практике она всегда больше, чем напряжение батареи.

Уравнения для расчета ЭДС

Есть два основных уравнения для расчета ЭДС. Наиболее фундаментальное определение – это количество джоулей энергии (E), которое набирает каждый кулон заряда (Q) при прохождении через ячейку:

Где (ε) – символ электродвижущей силы, (E) – энергия в цепи, а (Q) – заряд цепи.Если вы знаете результирующую энергию и количество заряда, проходящего через ячейку, это самый простой способ рассчитать ЭДС, но в большинстве случаев у вас нет этой информации.

Вместо этого вы можете использовать определение, больше похожее на закон Ома (V = IR). Это может быть выражено как:

\ epsilon = I (R + r)

, где (I) означает ток, (R) – сопротивление рассматриваемой цепи, а (r) – внутреннее сопротивление ячейки. Расширение этого показывает тесную связь с законом Ома:

\ epsilon = IR + Ir = V + Ir

Это показывает, что вы можете рассчитать ЭДС, если вы знаете напряжение на клеммах (напряжение, используемое в реальных ситуациях) , протекающий ток и внутреннее сопротивление ячейки.

Как рассчитать ЭДС: пример

В качестве примера представьте, что у вас есть цепь с разностью потенциалов 3,2 В, протекающим током 0,6 А и внутренним сопротивлением батареи 0,5 Ом. Используя формулу выше:

\ epsilon = V + Ir = 3.2 \ text {V} + (0.6 \ text {A}) (0.5 \ text {} \ Omega) = 3.5 \ text {V}

Итак, ЭДС этой цепи составляет 3,5 В.

Измерения нуля | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете

• Объясните, почему прибор для измерения нуля более точен, чем стандартный вольтметр или амперметр.
• Продемонстрируйте, как мост Уитстона можно использовать для точного расчета сопротивления в цепи.

Стандартные измерения напряжения и тока изменяют измеряемую цепь, внося погрешности в измерения. Вольтметры потребляют дополнительный ток, тогда как амперметры уменьшают ток. Нулевые измерения уравновешивают напряжения таким образом, чтобы через измерительное устройство не протекал ток и, следовательно, не вносились изменения в измеряемую цепь.Нулевые измерения, как правило, более точны, но также более сложны, чем использование стандартных вольтметров и амперметров, и у них все еще есть пределы их точности. В этом модуле мы рассмотрим несколько конкретных типов нулевых измерений, потому что они распространены и интересны, и они дополнительно освещают принципы электрических цепей.

Предположим, вы хотите измерить ЭДС батареи. Подумайте, что произойдет, если вы подключите аккумулятор напрямую к стандартному вольтметру, как показано на рисунке 1.(Как только мы отметим проблемы с этим измерением, мы рассмотрим нулевое измерение, которое повысит точность.) Как обсуждалось ранее, фактическая измеряемая величина – это напряжение на клеммах В, , которое связано с ЭДС батареи величиной В . = ЭДС – Ir , где I – протекающий ток, а r – внутреннее сопротивление батареи. ЭДС могла быть точно рассчитана, если бы r были очень точно известны, но обычно это не так.Если бы ток I можно было сделать нулевым, тогда V = ЭДС, и поэтому ЭДС можно было бы непосредственно измерить. Однако стандартным вольтметрам для работы необходим ток; таким образом, необходим другой метод.

Рисунок 1. Аналоговый вольтметр, прикрепленный к батарее, потребляет небольшой, но ненулевой ток и измеряет напряжение на клеммах, которое отличается от ЭДС батареи. (Обратите внимание, что заглавная буква E символизирует электродвижущую силу или ЭДС.) Поскольку внутреннее сопротивление батареи точно не известно, невозможно точно рассчитать ЭДС.

Потенциометр – это прибор для измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений). (См. Рисунок 2.) Источник напряжения подключен к резистору R, например, длинным проводом, и пропускает через него постоянный ток. Существует устойчивое падение потенциала (падение IR ) вдоль провода, так что переменный потенциал может быть получен путем установления контакта в различных местах вдоль провода. На рис. 2 (b) показана неизвестная ЭДС _x (обозначенная надписью E _x на рисунке), соединенная последовательно с гальванометром.Обратите внимание, что ЭДС _x противостоит другому источнику напряжения. Расположение точки контакта (см. Стрелку на чертеже) регулируют до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Когда гальванометр показывает ноль, ЭДС _x = IR _x , где R _x – это сопротивление участка провода до точки контакта. Поскольку через гальванометр не протекает ток, он не проходит через неизвестную ЭДС, и поэтому ЭДС _x определяется непосредственно. Теперь очень точно известный стандарт ЭДС _s заменяется на ЭДС _x , и точка контакта регулируется до тех пор, пока гальванометр снова не покажет ноль, так что ЭДС _s = IR _s .В обоих случаях через гальванометр не проходит ток, поэтому ток I по длинному проводу одинаков. Принимая соотношение [латекс] \ frac {{\ text {emf}} _ {x}} {{\ text {emf}} _ {s}} \\ [/ latex], I отменяет, давая

[латекс] \ frac {{\ text {emf}} _ {x}} {{\ text {emf}} _ {s}} = \ frac {{IR} _ {x}} {{IR} _ { s}} = \ frac {{R} _ {x}} {{R} _ {s}} \\ [/ latex].

Решение для ЭДС _x дает

[латекс] {\ text {emf}} _ {x} = {\ text {emf}} _ {s} \ frac {{R} _ {x}} {{R} _ {s}} \\ [ /латекс].

Рисунок 2. Потенциометр, устройство измерения нуля. (а) Источник напряжения, подключенный к резистору с длинным проводом, пропускает через него постоянный ток I . (b) Неизвестная ЭДС (обозначенная на рисунке надписью E _x ) подключается, как показано, и точка контакта вдоль R регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль. Отрезок провода имеет сопротивление R _x и обозначение E _x , где на I соединение не влияет, поскольку через гальванометр не течет ток.Таким образом, неизвестная ЭДС пропорциональна сопротивлению отрезка провода.

Поскольку для R используется длинный однородный провод, соотношение сопротивлений R _x / R _s такое же, как отношение длин провода, который обнуляет гальванометр для каждой ЭДС. Три величины в правой части уравнения теперь известны или измерены, и ЭДС _x может быть вычислена. Погрешность этого расчета может быть значительно меньше, чем при прямом использовании вольтметра, но она не равна нулю.Всегда есть некоторая неопределенность в соотношении сопротивлений R _x / R _s и стандартной ЭДС _s . Кроме того, невозможно определить, когда гальванометр показывает ровно ноль, что вносит ошибку как в R _x , так и в R _s , а также может повлиять на текущий I .

Измерения сопротивления и мост Уитстона

Существует множество так называемых омметров , предназначенных для измерения сопротивления.На самом деле наиболее распространенные омметры прикладывают напряжение к сопротивлению, измеряют ток и вычисляют сопротивление по закону Ома. Их показания и есть это рассчитанное сопротивление. Две конфигурации для омметров с использованием стандартных вольтметров и амперметров показаны на рисунке 3. Такие конфигурации ограничены по точности, потому что измерители изменяют как напряжение, подаваемое на резистор, так и ток, протекающий через него.

Рисунок 3. Два метода измерения сопротивления стандартными измерителями.(a) Предполагая, что напряжение источника известно, амперметр измеряет ток, а сопротивление рассчитывается как [латекс] R = \ frac {V} {I} \\ [/ latex]. (b) Поскольку напряжение на клеммах В, изменяется в зависимости от тока, лучше измерить его. V наиболее точно известен, когда I мал, но I сам по себе наиболее точно известен, когда он большой.

Мост Уитстона – это устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падения потенциала в цепи.(См. Рис. 4.) Устройство называется мостом, потому что гальванометр образует мост между двумя ветвями. Разнообразные мостовые устройства используются для выполнения нулевых измерений в схемах. Резисторы R ₁ и R ₂ точно известны, а стрелка через R ₃ указывает, что это переменное сопротивление. Можно точно прочитать значение R ₃ . При неизвестном сопротивлении R _x в цепи R ₃ регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль.Тогда разность потенциалов между точками b и d равна нулю, что означает, что b и d имеют одинаковый потенциал. При отсутствии тока, протекающего через гальванометр, он не влияет на остальную цепь. Таким образом, ветви abc и adc параллельны, и каждая ветвь имеет полное напряжение источника. То есть у IR падения по abc и adc одинаковы. Поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль ad должно равняться падению IR вдоль ab.

Таким образом,

I ₁ R ₁ = I ₂ R ₃ .

Опять же, поскольку b и d имеют одинаковый потенциал, падение IR вдоль постоянного тока должно равняться падению IR вдоль bc. Таким образом,

I ₁ R ₂ = I ₂ R _x .

Соотношение этих двух последних выражений дает

[латекс] \ frac {{I} _ {1} {R} _ {1}} {{I} _ {1} {R} _ {2}} = \ frac {{I} _ {2} { R} _ {3}} {{I} _ {2} {R} _ {x}} \\ [/ latex].

Отмена токов и решение для R _x дает

[латекс] {R} _ {\ text {x}} = {R} _ {3} \ frac {{R} _ {2}} {{R} _ {1}} \\ [/ latex].

Рис. 4. Мост Уитстона используется для расчета неизвестных сопротивлений. Переменное сопротивление R ₃ регулируется до тех пор, пока гальванометр не покажет ноль при замкнутом переключателе. Это упрощает схему, позволяя рассчитать R _x на основе падений IR , как описано в тексте.

Это уравнение используется для вычисления неизвестного сопротивления, когда ток через гальванометр равен нулю. Этот метод может быть очень точным (часто до четырех значащих цифр), но он ограничен двумя факторами.Во-первых, невозможно получить ток через гальванометр точно равным нулю. Во-вторых, всегда есть неопределенности в R ₁ , R ₂ и R ₃ , которые вносят вклад в неопределенность в R _x .

Проверьте свое понимание

Определите другие факторы, которые могут ограничить точность нулевых измерений. Может ли использование цифрового устройства, более чувствительного, чем гальванометр, улучшить точность нулевых измерений?

Решение

Одним из факторов может быть сопротивление проводов и соединений при нулевом измерении.Их невозможно обнулить, и они могут измениться со временем. Другим фактором могут быть температурные колебания сопротивления, которые можно уменьшить, но полностью исключить нельзя путем выбора материала. Цифровые устройства, чувствительные к меньшим токам, чем аналоговые, действительно улучшают точность нулевых измерений, потому что они позволяют вам приблизить ток к нулю.

Сводка раздела

• Методы нулевого измерения позволяют достичь большей точности за счет балансировки цепи, чтобы ток не протекал через измерительное устройство.
• Одним из таких устройств для определения напряжения является потенциометр.
• Еще одно устройство измерения нуля для определения сопротивления – мост Уитстона.
• Другие физические величины также могут быть измерены с помощью методов нулевого измерения.

Концептуальные вопросы

1. Почему нулевое измерение может быть более точным, чем измерение с использованием стандартных вольтметров и амперметров? Какие факторы ограничивают точность нулевых измерений?

2.Если потенциометр используется для измерения ЭДС ячейки порядка нескольких вольт, почему наиболее точным является, чтобы стандартная ЭДС _s была того же порядка величины, а сопротивления – в диапазоне нескольких Ом?

Задачи и упражнения

1. Какова ЭДС _x ячейки, измеряемая в потенциометре, если ЭДС стандартной ячейки составляет 12,0 В и потенциометр уравновешивает R _x = 5.000 Ом и R _с = 2 .500 Ом?

2. Рассчитайте ЭДС _x сухого элемента, для которого потенциометр сбалансирован, когда R _x = 1.200 Ом, в то время как для щелочного стандартного элемента с ЭДС 1,600 В требуется R _с = 1,247 Ω для балансировки потенциометра.

3. Когда неизвестное сопротивление R _x помещается в мост Уитстона, можно уравновесить мост, отрегулировав R ₃ на 2500 Ом. Что такое R _x , если [латекс] \ frac {{R} _ {2}} {{R} _ {1}} = 0.625 \ [/ латекс]?

4. До какого значения необходимо отрегулировать R ₃ , чтобы сбалансировать мост Уитстона, если неизвестное сопротивление R _x составляет 100 Ом, R ₁ равно 50,0 Ом и R ₂ – это 175 Ом?

5. (a) Что такое неизвестная ЭДС _x в потенциометре, который уравновешивается, когда R _x составляет 10,0 Ом, и уравновешивается, когда R _s составляет 15,0 Ом для стандартного 3.000-В ЭДС? (b) Та же ЭДС _x помещается в тот же потенциометр, который теперь уравновешивается, когда R _s составляет 15,0 Ом для стандартной ЭДС 3,100 В. При каком сопротивлении R _x будет балансироваться потенциометр. ?

6. Предположим, вы хотите измерить сопротивление в диапазоне от 10,0 Ом до 10,0 кОм, используя мост Уитстона с [латексом] \ frac {{R} _ {2}} {{R} _ {1}} = 2.000 \ \[/латекс]. В каком диапазоне нужно регулировать R ₃ ?

Глоссарий

нулевых измерений:

методы более точного измерения тока и напряжения путем балансировки цепи таким образом, чтобы ток не протекал через измерительное устройство

потенциометр:

прибор измерения нуля для измерения потенциалов (напряжений)

Омметр:

прибор, который прикладывает напряжение к сопротивлению, измеряет ток, вычисляет сопротивление по закону Ома и обеспечивает считывание этого рассчитанного сопротивления

мостовое устройство:

– устройство, образующее мост между двумя ветвями цепи; некоторые мостовые устройства используются для измерения нуля в схемах

Мост Уитстона:

Устройство измерения нуля для расчета сопротивления путем уравновешивания падений потенциала в цепи

Избранные решения проблем и упражнения

1.24,0 В

3. 1,56 кОм

5. (а) 2,00 В (б) 9,68 Ом

6. Диапазон = от 5,00 Ом до 5,00 кОм

Счетчик постоянного тока Контроллер двигателя ЭДС и приводы двигателей постоянного тока с регулируемой скоростью

---

---

ЦЕЛИ

• объяснить работу метода противо-ЭДС ускорения для двигатель постоянного тока.

• использовать простейшие электрические схемы, монтажные схемы панели и внешние электрические схемы.

• объясняет номиналы пусковых и пусковых устройств защиты.

• описывает принципы работы приводов с регулируемой скоростью постоянного тока.

• укажите, как можно получить скорость двигателя постоянного тока выше и ниже.

• перечислить преимущества приводов с регулируемой скоростью постоянного тока.

• описать, как твердотельные устройства могут заменить реостаты.

• делать простые чертежи приводов двигателей постоянного тока.

• перечислить преимущества использования тиристоров.

Хотя ручные пускатели все еще используются, в большинстве промышленных применений использовать оборудование автоматического управления двигателем, чтобы свести к минимуму вероятность ошибок в человеческом суждении. Для установки и обслуживания оборудования автоматического управления двигателем. Электрик должен быть знаком с тремя видами электрических цепей диаграммы:

• простая схема подключения

• монтажная схема панели

• внешняя электрическая схема

В элементарной схеме подключения используются символы и простой план подключений. проиллюстрировать схему управления и последовательность операций.

На схеме подключения панели показаны электрические соединения во всех части панели контроллера и указывает внешние соединения. Все элементов управления представлены символами, но расположены в те же относительные положения на схеме подключения, которые они фактически занимают на панели управления. Из-за лабиринта проводов, показанного на проводке панели диаграмму, ее трудно использовать для поиска и устранения неисправностей или состояние работы контроллера.По этой причине простейший схема подключения представляет последовательность операций контроллера, а диаграмма панели используется для обнаружения проблем и сбоев в работе. контроллера.

На схеме внешней проводки показана проводка от панели управления до двигатель и кнопочные станции. Эта диаграмма наиболее полезна для рабочий, который устанавливает кабелепровод и провода между панелью стартера и панелью управления и двигателем.

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСКОРЕНИЕМ ДВИГАТЕЛЯ ПРОТИВОЭЛЕКТРОМОБИЛЬНОЙ СИЛОЙ

Противодействующая ЭДС на якоре низкая в момент запуска двигателя.По мере разгона двигателя эта противоэдс увеличивается. Напряжение на якорь двигателя можно использовать для активации реле, уменьшающих пуск сопротивление при достижении правильной скорости двигателя.

Защита запуска и работы контроллера противоэдс

Пусковая защита регулятора противоэдс обеспечивается предохранителями. в фидере двигателя и в ответвлении цепи двигателя. Эти предохранители классифицируются в соответствии со статьей 430 NEC.

Защита от работы регулятора противоэдс обеспечивается перегрузкой. термоэлемент, последовательно соединенный с якорем. Термоэлемент рассчитан на 115–125 процентов тока якоря при полной нагрузке. Как покрыто в разделах 430–32 и 430–34 NEC, если ток превышает процент номинальное значение тока якоря, тепло, выделяемое в термоэлементе вызывает размыкание биметаллической полосы или размыкание термоконтактов, которые включены в цепь управления.Значение тока во время работы двигателя период запуска не длится достаточно долго, чтобы нагреть термоэлемент в достаточной степени чтобы заставить его открыться.

СЧЕТЧИК ЭДС ЦЕПИ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

Запуск двигателя

Перед нажатием кнопки пуска замкните главный выключатель линии. После нажата кнопка пуска, реле управления М. запитывается. Контроль цепь теперь завершена от L1 через контакты тепловой перегрузки (OL) 6—7, через контакты кнопки пуска 7—8, через нормально замкнутые контакты кнопки останова 9 – L2.Нижние вспомогательные уплотнительные контакты 7—8 реле М также замыкают и обходят кнопку пуска. В итоге старт кнопку можно отпустить без нарушения работы.

Когда главные контакты 2–3 контактора М замкнуты, якорь двигателя замкнутая цепь от L1 через контакты 1—2 термоэлемента перегрузки, через контакты 2—3 реле М, через пусковой резистор и через якорь ведет 4—5 к L2. Цепь шунтирующего возбуждения F1 – F2 подключена параллельно цепи якоря.Контакты 3-А контактора противоэдс A остается открытым при запуске, потому что высокий пусковой ток устанавливает высокий падение напряжения на резисторе 3—4. Остается лишь небольшое падение напряжения. через якорь и катушку контактора «А», пока не будет достигнуто ускорение.

ил. 1А. Принципиальная схема контроллера ЭДС счетчика постоянного тока

Подключение двигателя к сети

Противоэдс, генерируемая в якоре, прямо пропорциональна скорость мотора.По мере разгона мотора скорость приближается нормальная полная скорость и противо-ЭДС увеличивается до максимального значения. Реле А откалибровано для работы примерно при 80% номинального значения. Напряжение. Когда контакты 3–4 реле А замыкаются, пусковое сопротивление 3–4 шунтируется, и якорь подключается через линию.

Защита от перегрузки при работе

Тепловое реле перегрузки состоит из двух цепей. Одна цепь последовательно с якорем и имеет ток якоря, протекающий через его тепловую датчик или нагревательный элемент.Вторая цепь реле перегрузки – это цепь управления с управляющим контактом. Если контакт открывается, потому что из-за чрезмерного нагрева в тепловом нагревателе, цепь управления будет прервана, и двигатель остановится. Блок реле тепловой перегрузки показан на рисунке 1B. Принципиальная схема проиллюстрирована на 1А.

Когда ток нагрузки якоря превышает номинально допустимый процент тока полной нагрузки, термоэлемент перегрузки (точки 1–2) нагревается вверх и размыкает контакты 6—7 в цепи управления.Реле управления M обесточено, главные контакты 2–3 M размыкаются и отключают двигатель от сети.

ил. 1Б. Биметаллический диск изгибается при нагревании и открывает двигатель цепь управления. Фотография биметаллического диска, плавильный сплав типа ванны, биметаллическая полоса. нагреватель: биметаллический диск, нагреватель: плавильный сплав, нагреватель: биметалл полоса

Остановка двигателя

При нажатии кнопки останова цепь управления разрывается в точках. 8-9.Выполняется та же последовательность отключения, что и в случае состояния перегрузки. обсуждалось ранее. Цепь уплотнения 7-8 в каждом случае нарушена.

Преимущество данного типа автоматического пускателя в том, что он не подает полное напряжение на якоре до тех пор, пока скорость двигателя не станет правильной. Стартер исключает человеческую ошибку, которая может возникнуть в результате использования руководства. стартер.

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ПАНЕЛИ

илл 2 показывает такую ​​же схему управления противо-ЭДС, представленную на рисунке. 8-1A Тем не менее, схема подключения панели указывает на то, что проводка находится на панели. по отношению к фактическому расположению клемм оборудования на задняя часть панели управления.Устранение неполадок или проверка оригинальных установок требует точного сравнения элементарной и панельной схем. Это Электрику рекомендуется использовать систему проверки соединений. на схеме с фактическими подключениями панели. Например, цветной карандашом можно делать отметки на схеме при каждом подключении правильно начертана на панели и сопоставлена ​​с диаграммой.

ил. Схема подключения 2 панелей для контроллера мотора со счетчиком ЭДС постоянного тока

ТРУБОПРОВОД ИЛИ ВНЕШНЯЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКА

Вся необходимая внешняя проводка между изолированными панелями и оборудованием показано на плане кабелепровода (3).На нем указаны правильный размер кабелепровода, размер и количество проводов, а также назначение каждого провода. строить планы. Электрик обращается к этому плану при завершении фактической установки. регулятора счетчика ЭДС.

ил. 3 Схема кабелепровода или внешней проводки для противо-ЭДС контроллер : внутренние соединения см. на электрической схеме панели; нажать кнопку станция; размер трубы нет. проводов, сечения проводов; источник питания; шунт мотор.

ил. 4 (A) Основная электрическая теория двигателя-генератора постоянного тока система регулирования скорости. (B) Мотор-генератор в сборе с переменным постоянным током система контроля скорости с питанием от переменного тока.

ПРИВОДЫ С РЕГУЛИРОВКОЙ СКОРОСТИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Приводы с регулируемой скоростью постоянного тока

доступны в удобных модулях, которые включают: все необходимые цепи управления и питания.

Некоторые требования к оборудованию настолько точны, что переменная частота переменного тока приводы могут не подходить (см. раздел 16).В таких случаях двигатели постоянного тока обеспечивают характеристики, недоступные для двигателей переменного тока. Двигатель постоянного тока с регулируемой регулировка напряжения очень универсальна. и может быть адаптирована к большому разнообразию приложений.

В большем диапазоне мощности мотор-генератор раньше был одним из наиболее широко используемых методов получения регулируемой скорости. В Комплект состоит из двигателя переменного тока, приводящего в действие генератор постоянного тока, для подачи питания на Двигатель постоянного тока. Такие приводы мотор-генераторных установок, получившие название Ward-Leonard Systems, контролировать скорость двигателя, регулируя мощность, подаваемую на поле генератора, и, как следствие, выходное напряжение на двигатель (4).Ток возбуждения генератора можно изменять с помощью реостатов, как показано, или переменными трансформаторами, питающими выпрямитель постоянного тока, или автоматически с использованием твердотельных элементов управления. Когда желательно контролировать и моторное поле, используются аналогичные средства.

Скорость и крутящий момент системы, показанной в 4, можно контролировать. регулируя напряжение на поле или на якорь, или на то и другое вместе. Скорости скорость выше базовой скорости двигателя (скорость, указанная на паспортной табличке) получается путем ослабления поле моторного шунта.Скорости ниже базовой скорости двигателя получаются ослабление поля генератора. В результате происходит уменьшение напряжение генератора, питающее якорь двигателя постоянного тока. Мотор должен иметь полное шунтирующее поле для скоростей ниже, чем базовая скорость, чтобы дать эффект непрерывного управления, а не ступенчатого управления скоростью двигателя.

Двигатель, используемый для обеспечения мощности привода, может быть трехфазным индукционным. двигатель, как показано на 4. После запуска приводного двигателя он запускается непрерывно с постоянной скоростью для привода генератора постоянного тока.

Якорь генератора электрически связан с якорем двигателя. как показано. Если напряженность поля генератора изменяется, напряжение от генератора постоянного тока можно управлять для передачи любого количества тока в двигатель постоянного тока. В результате двигатель может вращаться на разных скорости. Из-за индуктивности полей постоянного тока и необходимого времени генератором для создания напряжения, чрезвычайно плавное ускорение получается от нуля об / мин до скоростей, превышающих базовую.

Поле генератора постоянного тока можно реверсировать автоматически или вручную, с результирующим изменением направления вращения двигателя.

Сопротивление поля генератора может быть изменено автоматически с помощью тиристоров (тиристоров) или реле с выдержкой времени, управляемых противоЭДС поперек якоря двигателя. Также можно изменить сопротивление поля генератора. вручную.

Электроприводы с регулируемой скоростью вращения предлагают широкий выбор диапазонов скоростей, крутящего момента и мощностных характеристик.Они обеспечивают средства управления ускорением и замедлением, а также методы автоматического или ручное управление. Сигнал обратной связи контрольного тахометра может управляться валом двигателя постоянного тока. Это усовершенствование системы для получения заданной константы. скорость. Этот метод зависит от типа приложения, скорости и желаемой степени отклика. Помимо скорости, управляющая обратная связь сигнал может быть настроен на реакцию на давление, напряжение, шок или другие функция преобразователя.

Одна из самых выгодных характеристик мотор-генераторной установки. драйв – это присущая ему способность к регенерации. Другими словами, когда высокий Инерционная нагрузка перегружает двигатель, двигатель постоянного тока становится генератором и выдает обратную мощность. Например, предположим, что двигатель постоянного тока работает на базовая скорость. Если напряжение генератора снижается регулировкой реостата Чтобы замедлить двигатель, счетное напряжение двигателя будет выше, чем у генератора. напряжение и ток меняются местами.Это действие приводит к обратному крутящему моменту. в моторе, и мотор замедляется. Этот процесс называется динамическим торможением. Эта динамическая функция очень желательна при использовании на подъемниках для опускания. тяжелые грузы, металлообрабатывающие станки, машины для обработки текстиля и бумаги, а также для общей промышленности для контролируемого останова высокоинерционных нагрузок. Мотор-генератор этого типа также может использовать несколько двигателей. водить машину.

Приводы мотор-генераторных установок с автоматическими регуляторами применялись для лет почти для всех типов приложений.Более высокая степень изысканности в элементах управления, позволяющих удовлетворить практически любые пожелания уровень точности или ответа.

ил. 5 Панель управления приводом постоянного тока с SCR-управлением.

ил. 6 Кремниевый управляемый выпрямитель (SCR) различных размеров.

СТАТИЧЕСКИЕ ПРИВОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Несмотря на широкое распространение и использование мотор-генераторных приводов, вращающиеся машины были необходимы для преобразования переменного тока в механическую энергию.Как в результате общая эффективность установки довольно низкая; это требует обычное обслуживание вращающейся машины, и это шумно. Статические приводы постоянного тока сейчас не имеют движущихся частей в оборудовании преобразования энергии, которое преобразует (выпрямляет) и регулирует мощность переменного тока (рисунки 5 и 6). В твердотельные устройства используются для управляемого преобразования мощности сети переменного тока к постоянному току.

Основная теория для получения скоростей двигателя постоянного тока ниже и выше базовой скорости такие же, как у мотор-генераторной установки.Это всего лишь метод контроля напряжение и напряженность поля, которые различаются. Например, у больного 7, Якорь питается выпрямленным постоянным током от источника переменного тока. AC исправлено с помощью S.C.R. в управляемой цепи для получения Округ Колумбия. Затвор тиристора включит S.C.R. в нужной части полуволны, тем самым управляя двигателем ниже базовой скорости. больной 7 – упрощенная схема для иллюстрации. Поле сила будет сохраняться в полной мере аналогичным образом.За выше базовой скорости двигателя, контроль поля может ослабить напряженность поля с полное напряжение якоря. Тахометр с обратной связью будет поддерживать заданную скорость.

ил. 7 Однофазный полуволновой якорь, управляющий малым мотор . тахометр с обратной связью; поле.

В fgr7 тиристор управляется настройкой потенциометра, контроль скорости. Это изменяет время включения тиристора на цикл переменного тока и, таким образом, меняет величину среднего тока, протекающего на якорь.Когда Требуется регулирование скорости выше базовой, выпрямительная цепь в поле контролируется тиристорами, а не диодами.

SCR, или тиристор, может контролировать всю положительную форму волны или напряжение. за счет использования метода, называемого с фазовым сдвигом . Это не Цель этого текста – охватить теорию метода.

SCR – вероятно, самое популярное твердотельное устройство для управления большие и малые электрические нагрузки.SCR – это управляемый выпрямитель. который контролирует электрический ток. Он не будет проводить, когда напряжение напротив, в неправильном направлении. Он будет вести только вперед направление, когда на клемму затвора подается соответствующий сигнал (напряжение). Затвор обычно управляется электронными импульсами от цепи управления.

Затвор включит тиристор, но не выключит его в цепи постоянного тока. Чтобы включить анодно-катодную секцию SCR (замкнуть переключатель), затвор должен быть той же полярности, что и анод, по отношению к катоду.После того, как затвор включил SCR, он будет оставаться включенным до тех пор, пока не истечет текущий протекание по силовой цепи (анодно-катодная секция) либо прерывается или падает до достаточно низкого уровня, чтобы позволить устройству выключиться. Анод на катоде ток должен упасть ниже уровня удерживающего тока. Холдинг ток, или поддерживающий ток, – это количество тока, необходимое для поддержания SCR включился. SCR выполняет ту же функцию, что и реостат. в управлении напряжением поля двигателя или напряжением на якорь.Это похоже к переменному сопротивлению, так как его можно регулировать по всей своей мощности классифицировать. Регулятор SCR заменил реостат, так как он меньше в размер для того же текущего рейтинга, более энергоэффективен и дешевле.

ill 8 иллюстрирует два сложных, однофазных, сборных, статических управление приводом двигателя переменного тока. Они показаны с открытой проводкой и в коробках. Доступны более сложные агрегаты для трехфазного блоки питания переменного тока.

ил. 8 Управление приводом двигателя переменного тока

РЕЗЮМЕ

Двигатели постоянного тока

нуждаются в элементах управления для запуска, остановки, защиты и регулировки скорости и крутящего момента двигателя. Используемые системы должны соответствовать требованиям NEC, а также иметь одобрение таких испытательных компаний, как UL. Двигатели должны быть защищены от перегрева и повреждения мотора и окружающей среды. В этом блоке представлены два основных стиля схем подключения: принципиальная, где показано электрическое расположение компонентов и схема подключения который показывает физическое расположение оборудования.Мотор-генератор были представлены наборы для ознакомления с возможными источниками постоянного тока контроль. Теперь большая часть управления осуществляется твердотельными электронными приводами постоянного тока.

ВИКТОРИНА

Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений.

1. Наименее важный план или схема при поиске неисправностей в системе управления двигателем. вероятно

а. элементарный план.

г. диаграмма панели.

г.план внешнего водовода.

г. схема помещения, в котором установлены контроллеры.

2. Лучшая диаграмма для определения того, как работает контроллер:

а. элементарный план.

г. план панели.

г. внешний план.

г. архитектурный план.

3. Физическое расположение контрольных проводов показано на:

а. элементарный план.

г. архитектурный план.

г.план водовода.

г. схема подключения панели.

4. Контроллер ЭДС счетчика постоянного тока является результатом автоматических действий номер:

а. приложенное напряжение.

г. изменение напряжения на якоре.

г. изменение напряжения в поле.

г. пусковой ток.

5. Защита от перегрузки такая же, как у

.

а. пусковая защита. c. электрическая защита.

г. механическая защита.d. защита от бега.

6. Контакты перегрузки размыкают цепь, когда ток двигателя достигает:

а. 85 процентов полной нагрузки.

г. 100 процентов полной нагрузки.

г. 125 процентов полной нагрузки.

г. 150 процентов полной нагрузки.

7. В случае, если двигатель может превышать допустимое значение тока, он защищен:

а. пусковая защита.

г. предохранители.

г.перегрузочный термоэлемент.

г. кнопку остановки.

8. При замкнутом разъединителе поле шунта на рис. 8-1 помещается поперек линии, когда:

а. Контакт замыкается.

г. выключатель замкнут.

г. Контакт M замыкается.

г. кнопка запуска закрывается.

9. В fgr1 контакт A замкнут, когда:

а. кнопка запуска закрыта.

г. кнопка остановки открыта.

г. Катушка обесточена.

г. Катушка находится под напряжением.

10. Двигатель на рисунке 1 расположен поперек линии, когда:

а. кнопка запуска закрыта.

г. выключатель замкнут.

г. контакт A замкнут.

г. контакт M замкнут.

11. Какова базовая скорость двигателя постоянного тока?

12. Каким образом регулируется скорость двигателя постоянного тока выше базовой?

13.Как регулируется скорость двигателя постоянного тока ниже базовой?

14. Как SCR может заменить реостат?

15. Перечислите преимущества использования тиристоров в управлении моторным приводом?

Влияние четырех видов электромагнитных полей (ЭМП) с разными полосами частотного спектра на остеопороз после овариэктомии у мышей

Влияние ЭМП на массу тела

Двухфакторный дисперсионный анализ повторных измерений с поправкой Гринхауса-Гейссера определил, что значительный основной эффект на время (F (2.209, 78,936) = 9,802, P <0,001) было обнаружено для средних значений массы тела на протяжении всего периода времени (рис. 4). Масса тела значительно различалась в разные моменты времени. Апостериорные тесты с использованием поправки Бонферрони показали, что OVX значительно увеличивал массу тела мышей по сравнению с группой Sham ( P <0,01). Не было различий в массе тела среди LP, BP, HP и OVX ( P > 0,05). AP снизил массу тела по сравнению с группой OVX ( P <0.05), не отличаясь от имитационных групп.

Рисунок 4

Тенденции изменения массы тела в группах Sham, OVX, OVX + LP, OVX + BP, OVX + HP и OVX + AP на неделях 0-8 после стимуляции ЭМП. Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

Биохимический анализ сыворотки крови

Как показано на рис.5, OVX приводил к увеличению уровней BALP, OCN, OPG и P1NP (маркеры образования кости) в сыворотке по сравнению с группой Sham ( P <0,05, + 20,1%, + 34,7%, + 26,6% и + 25,0%). После 8-недельного воздействия ЭМП воздействие LP и BP одинаково резко повысило уровни BALP, OCN, OPG и P1NP в сыворотке по сравнению с OVX ( P <0,01, + 70,0%, + 64,8%, + 67,5% и + 67,5% для LP ; P <0,01, + 63,0%, + 59,0%, + 64,7% и + 65,0% для АД). AP также увеличивал эти маркеры костеобразования ( P <0.01, + 87,6%, + 78,9%, + 85,8% и + 87,5%) по сравнению с OVX, а прирост AP был больше, чем LP и BP ( P <0,05). HP снижает уровень BALP, OCN, OPG и P1NP в сыворотке по сравнению с OVX ( P <0,01, -45,3%, -44,9%, -46,3% и -45,0%). Более того, эти маркеры костеобразования у HP были ниже, чем у Sham ( P <0,05). Кроме того, OVX приводил к резкому увеличению сывороточных TRAP-5b и CTX-I (маркеров резорбции кости) по сравнению с группой Sham ( P <0.01, + 108,0% и + 113,5%). После 8-недельного воздействия ЭМП уровни TRAP-5b и CTX-I в сыворотке крови в группах LP и BP были выше по сравнению с OVX ( P <0,05, + 15,2% и + 11,7% для LP; P <0,05, +13,5 % и + 10,0% для БП). Сыворотки TRAP-5b и CTX-I в HP были на 52,7% и 55,0% соответственно ниже по сравнению с OVX ( P <0,01), без разницы с Sham. Кроме того, сывороточные маркеры TRAP-5b и CTX-I в AP были на 31,5% и 33,3% соответственно ниже по сравнению с OVX ( P <0.01) и немного выше, чем у Sham ( P <0,05).

Рисунок 5

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на биохимические показатели сыворотки (маркеры обмена костной ткани) у мышей OVX, включая маркеры образования кости ( A ) и маркеры резорбции кости ( B ). Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

Механические характеристики кости

Результаты трехточечного изгиба левой бедренной кости показаны на рис. 6. OVX снизил максимальную нагрузку, поглощение энергии и модуль упругости по сравнению с Sham ( P <0,05, −21,1%, −26,4% и −24,2% соответственно). После 8-недельного воздействия ЭМП не было значительных различий в этих параметрах среди групп LP, BP, HP и OVX ( P > 0,05). Боковые стороны, максимальная нагрузка, поглощение энергии и модуль упругости в AP составили 12.5%, 20,8% и 17,3% ( P <0,05) соответственно выше, чем у мышей OVX, и немного ниже, чем у мышей Sham ( P <0,05). Кроме того, не было различий в жесткости на изгиб среди шести групп ( P > 0,05).

Рисунок 6

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на биомеханические структурные свойства бедренной кости у мышей OVX с помощью теста на трехточечный изгиб, включая максимальную нагрузку, поглощение энергии, модуль упругости и жесткость при изгибе.Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

µCT анализ структуры кости

Типичные изображения µCT для микроархитектуры губчатой ​​кости левого дистального отдела бедренной кости в шести группах показаны на рис. 7A. OVX привел к заметному снижению микроархитектуры губчатой ​​кости.После 8-недельного воздействия ЭМП введение LP, BP и HP не изменило вызванного OVX ухудшения микроархитектуры губчатой ​​кости. Однако воздействие АР значительно предотвратило потерю трабекулярной кости. µCT анализ микроархитектуры губчатой ​​кости для левого дистального отдела бедренной кости был представлен на рис. 7B, который показал, что OVX приводит к значительному снижению трабекулярной BMD, Tb.N, Tb.Th, BV / TV и Conn.D ( P < 0,01, -38,7%, -48,9%, -37,2%, -52,5% и -56,4% соответственно), и увеличение Tb.Sp, BS / BV и SMI ( P <0,01, + 56,7%, + 43,5% и + 57,3% соответственно) по сравнению с группой Sham. После 8-недельного воздействия ЭМП не наблюдалось значительных различий в этих структурных параметрах губчатой ​​кости среди групп LP, BP, HP и OVX ( P > 0,05). Однако воздействие AP значительно увеличивало трабекулярную BMD, Tb.N, Tb.Th, BV / TV и Conn.D ( P <0,01, + 45,3%, + 64,5%, + 43,0%, + 73,8% и + 82,4%). соответственно) по сравнению с OVX. Кроме того, Tb.N, BV / TV и Conn.D в AP были немного ниже, чем в Sham ( P <0,05), и не было различий для BMD и Tb.Th по сравнению с Sham ( P > 0,05). Более того, AP снизил Tb.Sp, BS / BV и SMI ( P <0,05, -30,7%, -24,8% и -29,9% соответственно) по сравнению с группой OVX и без разницы по сравнению с группой Sham ( P > 0,05 ). Кроме того, результаты анализа µCT параметров кортикальной кости (Ct.Ar, Ct.Th, Tt.Ar и Ct.Ar/Tt.Ar) для средней части бедренной кости были представлены на рис.8. OVX вызывал значительное снижение Ct.Ar, Ct.Th и Ct.Ar/Tt.Ar ( P <0,05, -29,5%, -30,9% и -27,8% соответственно) по сравнению с контрольной группой, но не оказал значительного изменения Tt.Ar ( P <0,05). После 8-недельного воздействия ЭМП не наблюдалось значительных различий в этих параметрах кортикальной кости среди групп LP, BP, HP и OVX ( P > 0,05). Однако Ct.Ar, Ct.Th и Ct.Ar/Tt.Ar в AP составили 15,1%, 16,0% и 11,3% ( P <0.05) соответственно выше по сравнению с мышами OVX и немного ниже, чем у мышей Sham ( P <0,05). Кроме того, не было различий в Tt.Ar среди шести групп ( P > 0,05).

Рисунок 7

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на микроархитектуру губчатой ​​кости в дистальном отделе бедра у мышей OVX. ( A ) Репрезентативные 3D-µCT-изображения микроархитектуры губчатой ​​кости, определяемые по интересующему объему (VOI), который составлял 1 мм длиной 0,5 мм проксимальнее пластинки роста.( B ) Статистические сравнения показателей микроархитектуры губчатой ​​кости. Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

Рисунок 8

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на корковые индексы в среднем диафизе бедренной кости у мышей OVX.Статистические сравнения показателей микроархитектуры губчатой ​​кости. Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

Гистология и гистоморфометрия губчатой ​​кости

Репрезентативные изображения окрашивания по Ван-Гизону показаны на рис.9А. OVX у взрослых мышей приводил к почти полному удалению губчатой ​​кости в левом дистальном отделе бедренной кости. Через 8 недель OVX значительно снизил BV / TV, Tb.N, Tb.Th ( P <0,01, -48,7%, -43,3% и -50,5% соответственно) и увеличил Tb.Sp ( P < 0,01, + 63,4%) (рис. 9Б). После 8-недельного воздействия ЭМП не наблюдалось значимых различий между группами LP, BP, HP и OVX ( P > 0,05). Однако AP поддерживал значительно больший объем кости, чем OVX.BV / TV, Tb.N, Tb.Th в AP были на 62,5%, 49,4% и 77,7% соответственно выше, чем в OVX ( P <0,01), а Tb.Sp в AP было на 33,3% ниже, чем в OVX. ( P <0,01). Кроме того, BV / TV и Tb.N были немного ниже, чем у Sham ( P <0,05), и не было различий для Tb.Th и Tb.Sp по сравнению с Sham ( P > 0,05).

Рисунок 9

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на гистологию и гистоморфометрию губчатой ​​кости у мышей OVX.( A ) Репрезентативные гистологические изображения костной микроархитектуры дистального отдела бедренной кости, полученные путем окрашивания по Ван-Гизону. Масштабная линейка = 1 мм. ( B ) Гистоморфометрический анализ микроархитектуры губчатой ​​кости, определенной по интересующей области (AOI), которая имела длину 2 мм и 0,5 мм проксимальнее пластинки роста. Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

ПЦР в реальном времени

Результаты ПЦР в реальном времени для общей экспрессии мРНК в левой плечевой кости показаны на рис. 10. ALP, BMP-2, COL-1, OCN, OSX и Runx2 являются хорошо известными маркерами дифференцировки и минерализации остеобластов. гены и уровни экспрессии их мРНК в шести группах после 8-недельного воздействия ЭМП представлены на рис. 10А. OVX увеличивал экспрессию мРНК ALP, BMP-2, OCN, COL-1, OSX и Runx2 по сравнению с Sham ( P <0,05, +25.7%, + 30,4%, + 27,8%; P <0,01, + 38,7%, + 44,1% и + 34,8% соответственно). ЭМП с разными частотными диапазонами по-разному влияли на уровни экспрессии генов. LP и BP резко повышали уровни экспрессии мРНК ALP, BMP-2, COL-1, OCN, OSX и Runx2 по сравнению с OVX ( P <0,01, + 68,2%, + 114,5%, + 77,3%, + 85,9%, + 78,5% и + 77,6% для LP; P <0,01, + 65,3%, + 104,8%, + 70,4%, + 76,9%, + 75,0% и + 78,4% для BP соответственно). Уровни экспрессии мРНК ALP, BMP-2, COL-1, OCN, OSX и Runx2 в AP были 85.На 8%, 173,2%, 104,4%, 101,1%, 112,3% и 98,7% выше, чем у OVX ( P <0,01). Разницы между LP и BP не наблюдалось ( P > 0,05), а AP оказывал более стимулирующее действие на экспрессию мРНК для всех генов, связанных с остеогенезом, чем те, что в LP и BP ( P <0,05). Кроме того, HP значительно подавлял уровни экспрессии мРНК ALP, BMP-2, COL-1, OCN, OSX и Runx2 по сравнению с OVX ( P <0,01, -47,7%, -46,0%, -43,2%, -46.9%, -48,6% и -44,5% соответственно). Более того, эти уровни экспрессии мРНК были немного ниже, чем у Sham ( P <0,05).

Рисунок 10

Влияние 8-недельного воздействия ЭМП на экспрессию генов в плечевой кости с удалением костного мозга у мышей OVX с помощью количественного флуоресцентного ПЦР-анализа в реальном времени, включая ( A ) экспрессию генов, связанных с остеогенезом ( B ) Экспрессия гена передачи сигналов Wnt1 / β-катенина / LPR5 и OPG / RANKL ( C ) Экспрессия гена, связанного с остеокластогенезом.Значения представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение 8 / группу. Буквы af обозначают различия между соответствующими группами при P <0,05 или * P <0,01 (a по сравнению с Sham; b по сравнению с OVX; c по сравнению с OVX + LP; d по сравнению с OVX + BP; e по сравнению с OVX + HP; f по сравнению с OVX + AP).

Каноническая передача сигналов Wnt1 / β-catenin / LPR5 играет ключевую роль в обеспечении ремоделирования кости и в конечном итоге регулирует костную массу и прочность костей. OPG и RANKL представляют собой цитокины, преимущественно секретируемые остеобластами, и относительная концентрация RANKL и OPG (RANKL / OPG) играет решающую роль в массе и прочности костной ткани, а уровни экспрессии их мРНК в шести группах после 8-недельного воздействия ЭМП были представлены на фиг.10B. OVX увеличивал экспрессию мРНК Wnt1, β-катенина, OPG, LPR5 и RANKL по сравнению с Sham ( P <0,05, + 26,0%, + 27,2%, + 20,0%; P <0,01, + 39,1% и + 55,7% соответственно). LP и BP аналогичным образом прогрессивно повышали уровни экспрессии мРНК Wnt1, β-катенина, LPR5, OPG и RANKL по сравнению с OVX ( P <0,01, + 77,6%, + 87,3%, + 74,1%, + 71,7% и + 100,3% для LP; P <0,01, + 67,2%, + 83,2%, + 71,4%, + 66,7% и + 97,9% для BP соответственно).Уровни экспрессии мРНК Wnt1, β-катенина, LPR5, OPG и RANKL в AP были на 98,7%, 124,0%, 99,6%, 96,8% и 146,8% выше, чем у OVX ( P <0,01). Не было различий между LP и BP ( P > 0,05), и эти экспрессии мРНК, стимулированные AP, были выше, чем у LP и BP ( P <0,05). Кроме того, HP подавлял уровни экспрессии мРНК Wnt1, β-катенина, LPR5, OPG и RANKL по сравнению с OVX ( P <0,01, -46,0%, -46.4%, -46,0%, -41,7% и -51,4% соответственно). Более того, эти уровни экспрессии мРНК были немного ниже, чем у Sham ( P <0,05). Кроме того, OVX привел к увеличению отношения RANKL / OPG на 29,7% по сравнению с Sham ( P <0,05). Стимуляция LP, BP и AP аналогичным образом увеличивала соотношение RANKL / OPG, при этом относительные значения экспрессии были на 16,6%, 18,7% и 25,4% выше, чем у OVX ( P <0,05), и между этими группами не было различий. Воздействие HP уменьшило соотношение RANKL / OPG, при этом относительное значение экспрессии составило 18.На 7% ниже, чем у OVX ( P <0,05), и не было никакой разницы между HP и Sham. Известно, что RANK выполняет важную роль во время дифференцировки и активации остеокластов. В нашем настоящем исследовании (рис. 10C) OVX резко увеличивал экспрессию мРНК RANK, при этом относительное значение экспрессии было на 124,9% выше, чем у Sham ( P <0,01). LP и BP аналогичным образом повышали уровни экспрессии мРНК RANK по сравнению с OVX ( P <0,05, +18.7% и + 12,2% соответственно). HP постепенно подавлял уровни экспрессии мРНК RANK по сравнению с OVX ( P <0,01, -60,0%) без разницы с Sham. Экспрессия RANK в AP была на 44,5% ниже, чем у OVX, и немного выше, чем у Sham ( P <0,05).

Руководство по разработке транзакций модели Eclipse EMF (Galileo)

Интерактивные справочники Все направляющие Магазин электронных книг iOS / Android Linux для начинающих Производительность офиса Установка Linux Безопасность Linux Утилиты Linux Виртуализация Linux Ядро Linux Системный / сетевой администратор Программирование Языки сценариев Инструменты разработки Веб-разработка Наборы инструментов GUI / Рабочий стол Базы данных Почтовые системы openSolaris Документация Eclipse Techotopia.com Virtuatopia.com Практическое руководство Виртуализация Общий системный администратор Безопасность Linux Файловые системы Linux Веб-серверы Графика и Рабочий стол Аппаратное обеспечение ПК Окна Решения проблем Политика конфиденциальности пожаловаться на это объявление пожаловаться на это объявление пожаловаться на это объявление

Обзор Пакет Класс Используйте Дерево Устарело Индекс Справка ПРЕДЫДУЩЕЕ ПИСЬМО СЛЕДУЮЩЕЕ ПИСЬМО БЕЗ РАМКИ Все классы А B C D E F грамм ЧАС я L M N О п р S Т U V W Y л LABEL_NEW_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal. Отслеживание Этикетка с новым значением. LABEL_NEW_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.ui.internal. Отслеживание Этикетка с новым значением. LABEL_NEW_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.workspace.internal. Отслеживание Этикетка с новым значением. LABEL_OLD_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.внутренний. Отслеживание Этикетка с указанием старого значения. LABEL_OLD_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.ui.internal. Отслеживание Этикетка с указанием старого значения. LABEL_OLD_VALUE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.workspace.internal. Отслеживание Этикетка с указанием старого значения. LABEL_PROVIDER_INTERRUPTED – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.ui.internal.EMFTransactionUIStatusCodes labelInterrupt – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.ui.internal.l10n. Сообщения LIFECYCLE_LISTENER_FAILED – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal. EMFTransactionStatusCodes lifecycleListener – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal.l10n. Сообщения LISTENER_INITIALIZATION – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal. EMFTransactionStatusCodes LISTENER_TYPE – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal. EMFTransactionStatusCodes слушатель инициализация – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal.l10n. Сообщения слушатель Интерфейс – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal.l10n. Сообщения listIterator () – Метод в классе org.eclipse.emf.workspace. CompositeEMFOperation Получает итератор для обхода моих дочерних операций в любом направлении. listIterator (интервал) – Метод в классе org.eclipse.emf.workspace. CompositeEMFOperation Получает итератор для обхода моих дочерних операций в любом направлении, начиная с указанного индекса . Замок – Класс в org.eclipse.emf.transaction.util Реализация замка. Замок () – Конструктор для класса org.eclipse.emf.transaction.util. Замок Инициализирует меня. Lock.Access – Класс в org.eclipse.emf.transaction.util Класс, предоставляющий особые Заблокировать права на манипулирование своим подклассы, которые он знает как определенных друзей. Доступ к замку () – Конструктор для класса org.eclipse.emf.transaction.util. Lock.Access Инициализирует меня. ЗАМОК – Статическая переменная в классе org.eclipse.emf.transaction.internal. EMFTransactionDebugOptions LongRunningReadAction – Класс в org.eclipse.emf.workspace.examples.extlibrary.actions Жалкий пример фоновой работы, имитирующей чтение с модели (хотя на самом деле ничего не читает, а только получает блокировку чтения). LongRunningReadAction () – Конструктор для класса org.eclipse.emf.workspace.examples.extlibrary.actions. LongRunningReadAction longRunningReadAction – Переменная в классе org.eclipse.emf.workspace.examples.extlibrary.presentation. EXTLibraryActionBarContributor Действие, демонстрирующее взаимодействие редактора с долгоиграющими транзакции только для чтения в других потоках. Обзор Пакет Класс Используйте Дерево Устарело Индекс Справка Авторское право 2002, 2007 IBM Corporation и другие. Все права защищены. ПРЕДЫДУЩЕЕ ПИСЬМО СЛЕДУЮЩЕЕ ПИСЬМО БЕЗ РАМКИ Все классы А B C D E F грамм ЧАС я L M N О п р S Т U V W Y сообщить об этом объявлении

Использование мобильных телефонов, уровни электромагнитного поля в школах и связанные с ними симптомы: перекрестный опрос среди 2150 старшеклассников в Измире | Гигиена окружающей среды

Исследование включает в себя перекрестный опрос среди старшеклассников в период с 7 декабря 2009 г. по 15 апреля 2010 г. и измерения электромагнитного поля в тех же школах.

Целевой группой исследования были учащиеся всех средних школ района Борнова в Измире. Измир, расположенный на побережье Эгейского моря в Турции, является третьим по величине городом страны с 2,8 миллионами столичного населения в 2010 году. Среди столичных округов Борнова в 2010 году насчитывала 419 070 жителей. В Турции существует центральный вступительный экзамен в среднюю школу, который позволяет студенты со всей страны поступают в среднюю школу, расположенную в любой провинции, в соответствии с набранными ими баллами.Среди районов Измира Борнова уникален своей инфраструктурой среднего школьного образования, в нем есть две известные средние школы, пользующиеся популярностью со всей страны, а также две высокопроизводительные средние школы с более чем 1700 учениками в каждой.

Всего в 26 средних школах Борнова обучалось 20 493 учащихся. Мы рассчитали размер выборки как 2530 студентов, используя 50% распространенность, 3% ошибку, эффект дизайна 2 и коэффициент отсутствия ответов 20%. Мы использовали схему стратифицированной кластерной выборки со стратификацией по размеру школ и классов, образующих кластеры.Средний размер классов составлял 29, поэтому мы отобрали 87 классов случайным образом из 704 классов, чтобы достичь размера выборки. Фактически, в эти 87 классов было зарегистрировано 2466 студентов, из которых 2240 (90,8% фактического числа или 88,5% целевого размера выборки) присутствовали в классе во время сбора данных, и все они участвовали в исследовании.

Мы использовали анкету, состоящую из 84 вопросов: 11 о социально-демографических характеристиках учащихся, 24 об использовании ими мобильных телефонов, один о наличии поблизости базовой станции, 25 о восприятии риска и 23 о частоте симптомов.Их восприятие риска было проанализировано отдельно и представлено в другом месте [26]. По указанию одного из исследователей ученики заполнили анкеты примерно за 20–25 минут, при этом исследователь и учитель помогали в классе. Анкета представлена ​​в виде дополнительного файла 1.

Результатами этого исследования были наличие и частота 17 общих и шести местных симптомов (рис. 1), когда-либо изучавшихся в литературе в отношении электромагнитных полей, связанных с мобильными телефонами или их базой. станции [14, 16, 17, 27, 28].Общие симптомы задавались вопросом: «Были ли у вас какие-либо из следующих симптомов за последний месяц?» а местные симптомы были подвергнуты сомнению: «Во время разговора по мобильному телефону, испытываете ли вы какие-либо из следующих симптомов при использовании мобильного телефона?». Для обеих групп симптомов перед списком симптомов и их оценками следовали пояснения: «Оцените каждый симптом от 1 до 5,« 1 »означает никогда, а« 5 »означает очень часто». В многофакторном анализе общие симптомы были разделены на категории когда-либо (ответы 2–5) и никогда (ответ 1), а местные симптомы среди пользователей мобильных телефонов были дихотомизированы как частые (ответы 4 и 5) по сравнению с меньшими (ответы 1–1). 3).

Рис.1

Частота появления симптомов за последний месяц (%)

Воздействиями в этом исследовании были характеристики использования мобильных телефонов, наличие поблизости базовой станции и уровни электромагнитного поля в школе. Характеристики использования мобильных телефонов были опрошены с помощью 25 вопросов, 10 из которых были открытыми, а 15 – закрытыми. Поскольку для всех отправленных и полученных вызовов и текстовых сообщений требуется первое более сильное соединение с базовой станцией, общее количество (не только исходящих, но и входящих) из них было задано с открытыми вопросами и позже было классифицировано в таблицах 2, 3 и 4. .Другие переменные, увеличивающие или уменьшающие воздействие, такие как значения SAR для наушников и мобильных телефонов, также были включены в исследование [29].

Использование мобильных телефонов и владение ими; если они принадлежат, были поставлены под сомнение марка (ы) и модель (ы). Студенты, которые сообщили, что пользуются мобильными телефонами, были классифицированы как текущие пользователи, независимо от того, есть они у них или нет. Описательно задавались вопросы о наиболее важной причине владения мобильным телефоном и продолжительности использования мобильного телефона в годах. Количество мобильных звонков в день, если не ежедневно, в неделю было опрошено и классифицировано как <1 звонок, 1-4 звонка, 5-9 звонков и ≥10 звонков в день для описательного анализа, а последние две категории были объединены для многомерного анализ общих симптомов, поскольку только 95 студентов делали ≥10 звонков в день.

Знали ли они значение SAR для своего мобильного телефона, если да, то значение SAR было поставлено под сомнение. Однако только 12 из 31 студента заявили, что знали, что SAR может записать значение, и большинство из них не согласились. Мы нашли значения SAR мобильных телефонов студентов на веб-сайтах производителей для студентов, которые сообщили модель своего телефона. Если их там нет, мы обращались к веб-сайтам со списками SAR. Для студентов, имеющих более одного мобильного телефона, для анализа использовалось среднее значение SAR.С помощью этого метода можно было определить значения SAR для 1573 студентов (77,8% пользователей мобильных телефонов).

Общая продолжительность телефонных звонков в день задавалась как открытый вопрос и классифицировалась как <5 минут, 5–9 минут, 10–30 минут. и> 30 мин. Использование наушников задавалось по категориям «да, всегда», «да, часто», «да, иногда», «да, редко» и «нет, никогда». Для многомерного анализа они были разделены на три категории: всегда, часто / иногда и редко / никогда. Их общее количество текстовых сообщений в день запрашивалось в количестве, а затем классифицировалось по категориям «нет текстовых сообщений», <15, 15–74, 75–199, ≥200 текстовых сообщений.Было запрошено подключение к Интернету (3G) через мобильный телефон, и если они подключались, студенты должны были записывать его продолжительность в минутах в неделю. Немногие студенты подключались к Интернету, так как он только что стал доступен в Турции во время нашего сбора данных, поэтому в анализе это воздействие было классифицировано только как да или нет.

Мы задались вопросом, какой тип мобильной связи использовали студенты: предоплата или счет. Мы также спрашивали их потребление в виде ежемесячной предоплаты или ежемесячной суммы счета, их тарифов и использования рекламных акций, использовали ли они рекламные акции, их тип и содержание.Среди них мы использовали рекламные акции только в качестве демонстрации (да / нет), остальные оставили описательные.

Присутствие базовой станции рядом с их домом и школой было еще одним вопросом о воздействии, о котором сами сообщили, с запросом также о расстоянии, если таковое имеется. Наличие базовой станции рядом с домом / школой классифицировалось как «нет», «да, рядом с домом», «да, рядом со школой», «да, рядом с домом и школой» и «не знаю». Расстояние было классифицировано как «нет или> 300 м» и «≤300 м». Категория из 1171 студента, не знающая о базовых станциях поблизости, была исключена из многомерного анализа данных о базовых станциях, представленных самими участниками.

Семь вопросов, касающихся положения и статуса мобильного телефона, были добавлены в анкету после начала сбора данных, и данные 667 учеников можно было заполнить при повторных посещениях школ, 187 не смогли быть заполнены (из них 178 были мобильными. пользователей телефонов), всего на полную версию анкеты ответили 1963 студента. Мы спросили, держат ли они свой мобильный телефон на кровати ночью, в каком состоянии (включен / выключен) и на каком расстоянии. Ответы на два последних вопроса сформировали нашу переменную «статус и положение мобильного телефона в ночное время», классифицированные как выключен, включен на ≥1 м, включен на расстоянии 25–99 см, включен на расстоянии 0–24 см и включен, расстояние не указано. .88 студентов из последней категории с неуказанным расстоянием были исключены из многомерного анализа. Мы спросили, где они носят свой мобильный телефон в дневное время, и после категоризации ответов, данных на свободный текст другой вариант, мы выбрали категории «в повседневной одежде или на поясе», «в сумке», «в кармане пальто или куртки», » комбинации первых трех »,« в руке »и« не несет »; оставляет дома или в школьной мебели описательно. Поскольку были комбинации первых трех, они были объединены с «в руке», чтобы сформировать две категории воздействия, как «не несет; оставляет дома или в школьной мебели »и« на одежде / в кармане / сумке »для многомерного анализа.Статус их мобильного телефона во время учебы был поставлен под сомнение, расстояние до него было неограниченным, и ответы были разделены на «выключен», «включен / бесшумный режим на расстоянии ≥1 м», «включен / бесшумный режим <1 м. прочь »и« вкл / бесшумный режим на себя »с увеличением выдержки. Также задавались вопросы о статусе (вкл. / Выкл.) И использовании мобильного телефона во время зарядки (да / нет).

В качестве социально-демографических характеристик ставились под сомнение название школы, тип школы, программа, класс и класс. Учащиеся были разделены на семь типов школ в соответствии с их школой, а когда учились в многопрограммной школе, в соответствии с программой, на которую они были зарегистрированы.Этими типами были обычная средняя школа со стандартным образованием, анатолийская средняя школа с преобладанием обучения иностранным языкам, промышленно-профессиональная средняя школа, профессионально-техническая средняя школа, техническая средняя школа для девочек, частная средняя школа и средняя школа естественных наук с высшим образованием в области естественных наук и математики. .

У студентов спросили дату рождения и пол. Завершенный возраст рассчитывался с использованием даты их рождения и даты применения анкеты. Доход подвергался сомнению как субъективно (воспринимаемый уровень дохода как очень хороший / хороший / средний / плохой / очень плохой), так и объективно.Субъективный доход не использовался, так как 53,6% ответили средне, а 38,9% – хорошо. Мы разделили ежемесячный общий доход домохозяйства на общее количество людей, живущих в доме, чтобы рассчитать ежемесячный доход на душу населения. Эта переменная была классифицирована в соответствии с данными о голоде и голоде, объявленными 24 февраля 2010 г. (средний сбор данных) для Турции. Эти ограничения были также конвертированы в доллары США (USD) в соответствии с валютой Центрального банка Турции на тот же день.

Род занятий отца, образование матери и отца подвергались описательному сомнению.Шесть категорий образования были объединены в три для презентации: начальная школа или младше (≤5 лет), средняя или старшая школа (6–12 лет) и университет.

Мы повторно посетили участвующие школы в период с 8 февраля по 8 апреля 2011 года и провели измерения электромагнитного поля с использованием портативного анализатора спектра модели Aaronia Spectran HF-4060 с диапазоном частот 100 МГц – 6 ГГц. Мы посетили все внутренние и внешние помещения школ, чтобы найти места с наибольшей общей интенсивностью радиочастот (РЧ) в помещении (школьное здание) и на открытом воздухе (школьный сад).В этих точках с наибольшим РЧ мы измерили максимальное значение (удержание пика) в дБм для общего РЧ и отдельно для всех диапазонов частот, доступных на устройстве: 0-1 ГГц (радиоволны), 1-2 ГГц (3G), 2 -3 ГГц, 3-4 ГГц, 4-5 ГГц, беспроводной (WLAN24), GSM900, GSM1800, UMTS и DECT, с использованием подхода панорамирования и записи значений и их соответствующих частот [30]. Измерения в дБм были преобразованы в В / м с использованием стандартной таблицы преобразования устройства, и учащиеся были классифицированы в соответствии с квартилями частотных диапазонов общей мощности РЧ, 3G, GSM 900 и GSM 1800 отдельно для значений здания школы и школьного сада.Мы также измерили низкочастотные магнитные и электрические поля в этих точках и, если они есть вокруг трансформаторов, с помощью прибора Aaronia Spectran NF-3020 в диапазоне частот от 10 Гц до 400 кГц.

Среди 2240 респондентов 90 не ответили ни на один из вопросов о частоте симптомов и были исключены из исследования. Таким образом, анализ проводился с участием 2150 студентов, что эквивалентно 85,0% от целевого размера выборки или 102,0% от минимально необходимого размера выборки без учета неполучения ответов. Мы представили описательную статистику в виде частот и процентов.Мы показали средние значения с их стандартными отклонениями. Одномерный анализ факторов, связанных с симптомами, был проведен с помощью теста хи-квадрат для номинальных значений и теста хи-квадрат для тенденции для порядковых переменных воздействия. Частота 21 из 23 симптомов значительно изменилась в зависимости от пола (больше среди девочек), а также наблюдались значительные изменения в зависимости от типа школы. Каждый общий и местный симптом анализировался в соответствии с одним предиктором использования мобильного телефона за раз, с поправкой на пол и тип школы с помощью многомерной логистической регрессии.В многомерном анализе общих симптомов исходной категорией для всех анализов были студенты, не использующие мобильные телефоны, с увеличением подверженности через категории переменной воздействия. Поскольку вопросы о местных симптомах касались симптомов, возникших во время звонков, их сравнивали среди пользователей мобильных телефонов ( n = 2021), и их эталонные категории были первыми, наименее подверженными воздействиям переменными, представленными в таблице с OR = 1. .

Поскольку OR многих симптомов увеличивалось с особенно увеличением количества и продолжительности вызовов, и поскольку мобильные телефоны являются более близким источником RF-EMF по сравнению с базовыми станциями, многомерный анализ наличия общих симптомов, связанных с базовыми станциями и школьным EMF уровни были скорректированы с учетом пола, типа школы и общей продолжительности мобильных звонков в день, классифицированных по пяти категориям как непользователи, <5 мин, 5–9 мин., 10–30 мин. и> 30 мин.

Mr Toogood Physics – Разделители потенциала

3.5.1.5 Делитель потенциала

Делитель потенциала, используемый для подачи постоянной или переменной разности потенциалов от источника питания.

Использование потенциометра в качестве измерительного прибора не требуется.

Примеры должны включать использование переменных резисторов, термисторов и светозависимых резисторов (LDR) в делителе потенциала.

Делители потенциала

Мы уже видели, что ЭДС элемента или источника питания пропорционально разрезает сопротивление в цепи, чем больше сопротивление, тем больше разность потенциалов на нем.Это не только важно для понимания вычислений, но и может быть с пользой применено в схемах управления, называемых делителями потенциала .

Делитель потенциала представляет собой простую схему с двумя последовательными резисторами или одним переменным резистором, который может отводить некоторый ток из цепи.

Рисунок 1: Две очень простые схемы делителя потенциала.

Две приведенные выше схемы показывают два очень простых делителя потенциала. На схеме а показаны два резистора, один из которых переменный.Когда сопротивление переменного резистора увеличивается, разность потенциалов на нем увеличивается, как и показания вольтметра. На диаграмме b показан переменный резистор, который можно использовать, например, потенциометр или реостат. По мере того, как ползунок опускается, разность потенциалов на нижней стороне уменьшается, и показания вольтметра уменьшаются.

Если переменные резисторы в приведенных выше примерах заменить на компоненты, такие как термисторы или LDR, значение которых зависит от внешних условий, разность потенциалов на нем будет варьироваться в зависимости от этих условий, и можно будет создать схему управления.LDR – это полупроводниковый резистор, значение которого уменьшается по мере попадания на него света. Его можно использовать для создания чувствительной схемы, которая выводит на нее переменную разность потенциалов в ответ на условия освещения.

Рисунок 2: Использование схемы делителя потенциала и LDR для создания схемы управления светом.

В этом примере, когда свет на LDR увеличивается, сопротивление падает, и разность потенциалов на нем также будет падать. Это приведет к потускнению лампочки. Если бы LDR был полностью закрыт, его сопротивление было бы на максимальном значении, разность потенциалов также была бы на максимальном значении, и лампочка бы ярко светила.Ясно, что это могло быть использовано как простая световая схема для лампочки.

Если положение двух резисторов поменять местами, а постоянный резистор установить параллельно колбе, будет наблюдаться противоположный эффект. По мере увеличения интенсивности света значение LDR будет падать, и большая часть ЭДС ячейки будет израсходована на постоянный резистор; поэтому лампа будет ярче, когда ярче падающий свет.

Рисунок 3: Если поместить LDR в другое место, лампа станет ярче, поскольку солнечный свет станет ярче, что менее полезно!

Если в первом примере LDR был заменен термистором, можно было бы построить схему для управления яркостью лампы с помощью температуры.Поскольку старые лампы накаливания выделяют много тепла, эту схему можно использовать для регулирования температуры в птичнике. Точные регуляторы температуры / яркости можно отрегулировать, отрегулировав соотношение переменного резистора и сопротивления термистора при желаемой температуре.

Рисунок 4: Использование термистора в делителе потенциала для контроля температуры

В начало

---

Уравнение делителя потенциала

В схеме делителя потенциала разность потенциалов на каждом резисторе пропорциональна отношению номинала резистора к общему сопротивлению цепи.

$$ \ frac {R_ {1}} {R_ {1} + R_ {2}} $$ Рисунок 5: Простая схема делителя потенциала.

Следовательно, разность потенциалов на одном из резисторов можно найти, найдя произведение этого отношения на ЭДС источника питания. Это называется уравнением делителя потенциала .

$$ V_ {out} = V_ {in} \ times \ frac {R_ {1}} {R_ {1} + R_ {2}} $$

Это уравнение не входит в вашу таблицу уравнений, но его стоит запомнить. Вы все еще можете проработать p.d. через любой резистор в цепи делителя потенциала, сначала вычислив ток в цепи с помощью $ I = \ frac {V} {R_ {T}} $, а затем используя $ V = IR_ {1} $, чтобы найти $ V_ {out } $

Вернуться к началу

---

Использование делителя потенциала с переменным напряжением

В некоторых ситуациях может случиться так, что подаваемая в цепь ЭДС может изменяться со временем. В схеме ниже питание обеспечивается солнечным элементом, мощность которого зависит от яркости солнечного света в любой момент времени.

Рис. 6. Цепи делителя потенциала можно использовать для получения постоянного напряжения, когда само питание может изменяться.

В дни, когда менее солнечно, ЭДС солнечного элемента будет падать, и мощность внешних цепей также будет падать. Очевидно, это будет означать, что любая цепь, подключенная к этому источнику питания, не сможет работать в облачных условиях. Чтобы обеспечить постоянное питание внешней цепи, можно использовать делитель потенциала, чтобы гарантировать, что p.d. на переменном резисторе остается постоянным, и мощность, поступающая на внешние схемы, также остается постоянной.

На практике потребуются дополнительные компоненты для регулировки сопротивления переменного резистора, но эта простая модель демонстрирует принцип.

Вернуться к началу

---

Рабочий пример 1

На принципиальной схеме ниже показана батарея $ \ amount {6.0} {V} $ с незначительным внутренним сопротивлением, подключенная последовательно к светозависимому резистору (LDR), переменному резистору и постоянному резистору R.

Рисунок 7: Схема для рабочего примера.

1. Для определенной силы света сопротивление LDR составляет $ \ amount {50} {kΩ} $. Сопротивление резистора R равно $ \ amount {5.0} {kΩ} $, а переменному резистору присвоено значение $ \ amount {35} {kΩ} $.
1. Рассчитайте ток в цепи.

Это простой расчет $ I = \ frac {V} {R} $, но важно убедиться, что мы рассчитываем полное сопротивление трех последовательных резисторов:

\ begin {align} R_ {T} & = R_ {1} + R_ {2} + R_ {3} \\ R_ {T} & = \ amount {50} {kΩ} + \ amount {35} {kΩ} + \ amount {5.{-5}} {A} \ times \ amount {5.0} {kΩ} \\ \\ V & = \ amount {0.33} {V} \ end {align}
2. Укажите и объясните, что происходит с показаниями вольтметра, если интенсивность света, падающего на LDR, увеличивается.

Первые две части этого вопроса были довольно простыми, особенно потому, что они были разбиты на промежуточные этапы, но студенты часто хуже справляются с вопросами, которые требуют от вас объяснения схем, а не просто вычислений с их помощью.

Если интенсивность света на LDR увеличивается, его сопротивление уменьшается, поэтому на нем будет меньшая разность потенциалов.Однако вопрос касается вольтметра, который находится на другом компоненте. Поскольку ЭДС аккумулятора распределяется по всему сопротивлению, если п.о. при уменьшении одного компонента должна быть израсходована большая часть по сравнению с двумя другими, чтобы показания вольтметра увеличились.

3. Для определенного применения при определенной интенсивности света pd по R должен быть $ \ amount {0.75} {V} $. Сопротивление LDR при этой интенсивности составляет $ \ amount {5.0} {kΩ} $.
   Рассчитайте необходимое сопротивление переменного резистора в этой ситуации.{-4}} {A}} \\ R_ {T} & = \ amount {40} {кОм} \ end {align}

   Нам известны сопротивления LDR и R, которые мы можем вычесть из $ R_ {T} $:

   $$ R = \ amount {40} {kΩ} – \ amount {5.0} {kΩ} – \ amount {5.0} {kΩ} = \ amount {30} {kΩ} $$

Вернуться к началу

---

Рабочий пример 2

На графике показано, как сопротивление металлического резистора R _R и сопротивление термистора R _Th изменяются в зависимости от температуры.

Рисунок 8: График, показывающий, как сопротивление резистора и термистора изменяется в зависимости от температуры.

1. Приведите значения сопротивления R _R и R _Th при температуре $ \ amount {200} {° C} $.

Это просто вопрос внимательного чтения значений на графике. Если вы собираетесь комментировать график, важно использовать острый карандаш и линейку и следить за тем, чтобы линии были нарисованы аккуратно.

Резистор имеет значение $ \ amount {130} {Ω} $

.

Термистор имеет значение $ \ amount {18} {Ω} $. Важно отметить, что сопротивление термистора находится между двумя линиями на графике, но мы должны судить о его значении между этими двумя точками.

2. Резистор и термистор подключены последовательно к батарее $ \ amount {12} {V} $ с незначительным внутренним сопротивлением, как показано ниже.
Рисунок 9: Схема для рабочего примера.
1. Рассчитайте напряжение на клеммах AB, когда и резистор, и термистор находятся на уровне $ \ amount {200} {° C} $.

Самый простой способ рассчитать напряжение на AB – использовать уравнение делителя потенциала:

\ begin {align} V_ {AB} & = V \ frac {R_ {Th}} {R_ {R} + R_ {Th}} \\ V_ {AB} & = \ amount {12} {V} \ times \ frac {\ quantity {18} {Ω}} {\ amount {130} {Ω} + \ amount {18} {Ω}} \\ \\ V_ {AB} & = \ количество {1.46} {V} = \ amount {1.5} {V} \ end {align}

Это также можно вычислить, используя более длинный подход, найдите ток в цепи, $ I = \ frac {V} {R} $, где R – это $ \ amount {18} {Ω} + \ amount {130} {Ω} = \ amount {148} {Ω} $. Используя это значение тока п.д. через RTh с использованием $ V = IR_ {Th}

$
2. Предполагая, что температура резистора всегда равна температуре термистора, вычислите температуру, когда напряжение на резисторе равно напряжению на термисторе.

Используя немного интуиции и здравого смысла, это простой вопрос. Мы знаем, что п.д. поперек компонента прямо пропорционален сопротивлению, поэтому для получения одинакового p.d. сопротивления должны быть одинаковыми. На графике температура, при которой оба компонента имеют одинаковое сопротивление, равна $ \ amount {50} {° C} $.

3. Лампа и выключатель теперь подключены к клеммам AB, как показано на схеме ниже.
   Температура термистора не отличается от температуры, полученной в части (b) (ii).{2}} {\ amount {2.0} {W}} = \ amount {18} {Ω} $$
4. Переключатель S замкнут. Объясните без расчетов, почему напряжение на термисторе упадет со значения, указанного в части (b) (ii).

Мы можем использовать уравнение потенциального делителя в качестве подкрепления нашего объяснения, но лучше посмотреть на схему и хорошенько подумать о том, что произойдет.