5-6 ΣΤΡΕΦΟΜΕΝΟ ΠΛΑΙΣΙΟ – ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΗ ΤΑΣΗ

Ένα αγώγιμο πλαίσιο σχήματος ορθογωνίου παραλληλογράμμου και εμβαδού Α στρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο γύρω από άξονα που είναι κάθετος στις δυναμικές γραμμές του πεδίου και βρίσκεται στο επίπεδό του.

Σχ. 5.18 Το πλαίσιο στρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ω μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο.

Αν τη χρονική στιγμή [pic] το επίπεδο του πλαισίου είναι κάθετο στο Β σε μία τυχαία χρονική στιγμή [pic] το πλαίσιο θα έχει στραφεί κατά γωνία [pic] και η μαγνητική ροή μέσα από την επιφάνεια του πλαισίου θα είναι [pic]. Καθώς το πλαίσιο στρέφεται η μαγνητική ροή μέσα από την επιφάνειά του μεταβάλλεται και κατά συνέπεια στο πλαίσιο εμφανίζεται ηλεκτρεγερτική δύναμη από επαγωγή. Από το νόμο του Faraday προκύπτει: [pic]

Εάν το πλαίσιό μας έχει Ν σπείρες τότε [pic] και αντίστοιχα [pic].

Η τάση αυτή, που πιο συχνά γράφεται με τη μορφή [pic], όπου [pic], είναι ημιτονοειδής συνάρτηση του χρόνου (σχ. 5.19) και ονομάζεται εναλλασσόμενη τάση (ac) γιατί η πολικότητά της εναλλάσσεται, στο χρόνο μιας περιστροφής του πλαισίου.

Σχ. 5.19 Η εναλλασσόμενη τάση μεταβάλλεται ημιτονοειδώς με το χρόνο

• Το [pic] είναι η μεγαλύτερη τιμή που μπορεί να πάρει η τάση, μετριέται σε [pic] και ονομάζεται πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης.

• Το γινόμενο [pic] ονομάζεται φάση της τάσης και είναι γωνία, μετρημένη σε [pic].

• Το [pic] ονομάζεται γωνιακή συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης και είναι ίσο με τη γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του πλαισίου που παρήγαγε την τάση. Μετριέται σε [pic]. Η γωνιακή συχνότητα συνδέεται με την περίοδο Τ, της εναλλασσόμενης τάσης, δηλαδή το χρόνο μέσα στον οποίο η τάση ολοκληρώνει μια πλήρη εναλλαγή τιμών με τη σχέση [pic]. Η περίοδος μετριέται σε [pic]. Επίσης [pic] όπου [pic] η συχνότητα της εναλλασσόμενης τάσης δηλαδή ο αριθμός των πλήρων εναλλαγών της τάσης στη μονάδα του χρόνου [pic]. Μετριέται σε [pic] ή, αλλιώς, [pic].

Παντού η μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ενέργειας γίνεται με εναλλασσόμενη τάση. Στην Ελλάδα, στα δίκτυα των πόλεων το πλάτος της εναλλασσόμενης τάσης, στην κατανάλωση, είναι [pic] και η συχνότητα [pic].