Плотности электромагнитных

Электрические характеристики. Уравнение электрического равновесия Л Б E=IRn + IR определяет внешнюю характеристику аккумулятора (.'=/(/). Значение ЭДС Е зависит от состава электрохимической системы активных веществ электродов и электролита. Напряжение U = /RH на внешнем сопротивлении RH нагрузки составляет U = E—JRnit и изменяется в зависимости от ЭДС при нагрузке, тока / разряда и полного внутреннего сопротивления Лвн АБ. причем Rmt является функцией ряда факторов: тока /, рабочей температуры элемента 'Г, размеров и конструкции электродов, состава электролита. Значение ЛВ1 уменьшается с увеличением объема АБ и рабочей температуры из-за более интенсивного протекания электрохимических процессов. В ходе разряда АБ Rm увеличивается вследствие варьирования концентрации (плотности) электролита и изменения структуры поверхностного сдоя электродов. Полное внугрепнее сопротивление

Для анализа влияния емкости С, на переходные процессы в элементе АБ оценим значение постоянной времени тс. = С,Л,;1. Если не учитывать поляризационные явления и приэлектродные процессы (изменение плотности электролита в порах пластин, подвижность ионов и т. п.), то С., в первом приближении можно рассчитывать подобно емкости плоского конденсатора, а Л,л - — подобно сопротивлению слоя электролита между электродами. У элемента АБ электроды выполняются расщепленными: каждый электрод состоит из ряда прямоугольных пластин, которые одним из своих ребер присоединены к перемычке. В собранном элементе А Б пластины положительного и отрицательного электродов чередуются между собой. В разделяющие их промежутки вставлены пластмассовые микропористые сепараторы, вся сборка погружена в раствор электролита. Для такой конструкции Сэ определяется как емкость /V параллельно включенных конденсаторов, а Ям — как сопротивление N последовательно включенных слоев электролита:

В процессе зарядки следует производить измерение плотности электролита и его температуры. Если температура электролита заметно отличается от 20° С, то показания ареометра приведите к температуре 20° G, пользуясь формулой

и кривую зависимости изменения плотности электролита от времени

2-119. Образование на пластинах нерастворимых крупнокристаллических соединений свинца; из-за систематической недозарядки, большой плотности электролита (свыше 1,32), высокой температуры (более 30° С), снижения уровня электролита.

Емкость, т. е. количество электричества в ампер-часах, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор, зависит от типоразмера и числа пластин аккумулятора, разрядного тока и температуры электролита. Номинальной емкостью аккумулятора является его емкость при 10-часовом разряде и нормальных значениях температуры +25° С и плотности электролита 1,21 г/см3.

Обратимая э. д. с. в основном зависит от средней ПЛОТНОСТИ электролита в сосуде. При различных уровнях разряда аккумулятора она изменяется в весьма узких пределах (2,02 — 2,05 В) и поэтому не может служить критерием степени заряженности аккумулятора.

Величина динамической э. д. с. зависит от плотности электролита, непосредственю соприкасающегося с активной массой электродов, степени расхода активных масс и не зависит от разменов пластин. При разряде и заряде аккумулятора эта э. д. с. непрерывно меняется.

дни разряда, что объясняется главным образом уменьшением концентрации электролита у поверхности пластин по отношению, к средней плотности электролита в сосуде. Затем вследствие диффузии серной кислоты из сосуда к поверхности пластин и внутрь активной массы создается равновесие и плотность электролита у пластин остается почти неизменной. Соответственно напряжение аккумулятора также изменяется незначительно. На определенной стадии разряда напряжение вновь начинает резко снижаться вследствие увеличения количества сульфата свинца на пластинах, который заполняет поры активного материала и препятствует проникновению в них серной кислоты, а также значительно увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора.

Заряженный аккумулятор, отключенный от сети, с течением времени саморазряжается, что является следствием взаимодействия губчатого свинца с серной кисло той, образования короткозамкнутых контуров на электродах, наличия примесей в электролите. Саморазряд увеличивается с увеличением плотности электролита и его температуры. Потеря емкости аккумулятора вследствие самозаряда допускается не более 1—1,8% в сутки в зависимости от продолжительности бездействия аккумулятора.

Емкость, т. е. количество электричества в ампер-часах, которое может отдать полностью заряженный аккумулятор, зависит от типоразмера и числа пластин аккумулятора, разрядного тока и температуры электролита. Номинальной емкостью аккумулятора является его емкость при Ш-часовом разряде и нормальных значениях температуры 1+25 °С и плотности электролита 1,21 г/см3.

Накопитель энергии с использованием плазмы. Устройство, получившее название «гомополярник», состоит из двух коаксиальных цилиндрических электродов, скрепленных по торцам дисками из термостойкого диэлектрика. Внутренняя полость цилиндрической камеры между электродами и торцевыми дисками заполнена ионизированным газом - плазмой. Гомополярник размещен в неизменяющемся во времени равномерном магнитном поле fiz электромагнита, которое направлено параллельно центральной оси симметрии z. Если электроды подключить к источнику постоянного напряжения, то через плазму потечет радиально направленный ток /. Его взаимодействие с полем Bz приведет к появлению объемной плотности электромагнитных сил /,Ф = УГВ2, ориентированных в окружном направлении. Плотность тока в плазме Jr=I/2nrb, где Ъ — осевой размер электродов. Под влиянием /,ф плазма вращается вокруг оси z и запасает кинетическую энергию

В книге рассматриваются три способа расчета электромагнитных сил в магнитном поле: по изменению энергии при перемещении выделенного объема поля, по объемной плотности электромагнитных сил и натяжению. Анализируется электромеханическое преобразование энергии при перемещении выделенного объема в магнитном поле. До казывается необходимость перехода к линейной модели при определении приращения энергии. Даются примеры расчета электромагнитных сил в электрических машинах.

В книге рассматриваются три известных способа расчета электромагнитных сил в магнитном поле: по приращению магнитной энергии при малом перемещении выделенного объема системы; по объемной или поверхностной плотности электромагнитных сил и натяжениям. Вносится существенное уточнение в расчет электромагнитных сил, исходя из приращения энергии при малом перемещении: доказывается, что приращение энергии должно определяться с помощью линейной модели нелинейной системы. Показано, что расчеты электромагнитных сил через объемную и поверхностную плотности электромагнитных сил, а также через натяжения должны производиться по формулам Максвелла, предложенным в 1861 г. в одной из его ранних работ «О физических силовых линиях» [16, с. 117—124].

поверхностная /s плотности электромагнитных сил, используемые как основные величины в способах 2 и 3, должны рассчитываться по формулам Максвелла, предложенным в одной из его ранних работ «О физических силовых линиях» [16, с. 117—124]. Выявляется, что

Определение электромагнитных сил и моментов через объемные плотности электромагнитных сил и натяжения

4.5.1. Вывод формулы для объемной плотности электромагнитных сил, исходя из натяжений. Как было показано в § 4.2, компоненты плотности объемных сил в магнитном или любом другом физическом поле связаны с компонентами тензора натяжений уравнениями (4.15). Выражения для компонент тензора натяжений через величины магнитного поля в виде системы уравнений (4.25), (4.26) получены в § 4.3. Поэтому теперь имеется возможность, рассмотрев совместно (4.15) и (4.25), выразить через величины магнитного поля и компоненты плотности объемной силы в магнитном поле.

4.5.2. Вывод формулы для объемной плотности электромагнитных сил, исходя из изменения энергии магнитного поля при перемещении. В дополнение к выводу формулы для объемной плотности ЭМС, который был изложен в 4.5.1, приведем более наглядное доказательство этой формулы, предложенное в [38]. Рассмотрим стационарное магнитное поле в магнитной, нелинейной, изотропной, безги-стерезисной среде, называемой далее нелинейной магнитной системой (НМС). Область исследуемого магнитного поля НМС совпадает с безграничным трехмерным пространством. Распределение магнитной проницаемости в среде НМС считается непрерывным: М- ~ /ц (х> У< 2> ^)- Магнитное поле задано известным распределением плотностей тока J = /j (x, у, г) в ограниченной зоне НМС. Распределение в пространстве полей магнитной индукции В = fB (х, у, г), магнитной напряженности Н = — fa(x, у, z) и магнитной проницаемости ц=Д, (*, у, 2, В) предполагается рассчитанным тем или иным аналитическим или численным способом (см. § 1.1).

4.6. Развитие методов доказательства формул для натяжения и объемной плотности электромагнитных сил в магнитном поле

Впервые формулы для тензора натяжений Tih и плотности электромагнитных сил / в магнитном поле были получены Максвеллом в 1862 г. в его работе «О физических силовых линиях» [16, с . 117, форм. (2); с. 124, форм. (12)], в которой были обоснованы и его основные уравнения. В современных обозначениях и в системе СИ формулы Максвелла для тензора натяжения Tih и для компонент плотности электромагнитных сил записывают следующим образом:

Подставляя рх по (4.94) в (4. 92), приведем формулу Максвелла для плотности электромагнитных сил к такому виду, в котором она используется и в наше время [см. (4.47)]:

Несмотря на то что в 1873 г. вышел в свет в первом издании основной труд Максвелла «Трактат об электричестве и магнетизме» *, в котором были предложены иные и, как будет показано далее, ошибочные формулы для плотности электромагнитных сил и на-тяжений в магнитном поле [см. (6.25), (6.27)], в большинстве работ по теории электромагнетизма формулами Максвелла были названы формулы (4.26), (4.47). Они как единственно правильные рекомендовались для практического использования, в то время как (6.25), (6.27) часто вообще не упоминались даже в фундаментальных руководствах по теории электричества и магнетизма. Во многих работах были приведены дополнительные разъяснения к обоснованию формул (4.26), (4.47), которые были даны самим Максвеллом, или новые выводы этих формул.