Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 6 - TS. Nguyễn Quang Nam

Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 6 trình bày về biến đổi năng lượng, kiểm tra tính bảo toàn, hệ thống 2 cửa điện và 1 cửa cơ, biến đổi năng lượng giữa hai điểm, biến đổi năng lượng trong 1 chu kỳ, động học của hệ tập trung và các nội dung khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Biến đổi năng lượng điện cơ: Bài giảng 6 - TS. Nguyễn Quang Nam 408001 Biến đổi năng lượng điện cơ Giảng viên: TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK2 http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php Bài giảng 6 1Biến đổi năng lượng – Kiểm tra tính bảo toàn Bỏ qua tổn thất trong từ trường, có thể rút ra quan hệ đơngiản cho hệ ghép, f ev Σ i dλ (T ω ) e dt dWm dtNhớ lại ∂Wm (λ , x ) ∂Wm (λ , x ) fe =− i= ∂x ∂λVà chú ý rằng ∂ 2Wm ∂ 2Wm = ∂λ∂x ∂x∂λ Điều kiện cần và đủ để cho hệ là bảo toàn sẽ là ∂i (λ , x ) ∂f e (λ , x ) ∂λ (i, x ) ∂f e (i, x ) =− hay = ∂x ∂λ ∂x ∂i Bài giảng 6 2Hệ thống 2 cửa điện và 1 cửa cơ Với hệ này dWm = λ1 di1 + λ 2 di 2 + f e dx Các phương trình cho từ thông và lực (do điện sinh ra) là ∂Wm ∂Wm ∂Wm λ1 = λ2 = f = e ∂i1 ∂i2 ∂x Các điều kiện cho sự bảo toàn là ∂λ1 ∂f e ∂λ 2 ∂f e ∂λ1 ∂λ2 = = = ∂x ∂i1 ∂x ∂i 2 ∂i2 ∂i1 Điều này có thể mở rộng cho các hệ có nhiều cửa điện vànhiều cửa cơ. Bài giảng 6 3Biến đổi năng lượng giữa hai điểm Nhớ lại ( dWm = i (λ , x )dλ + − f e (λ , x )dx ) Khi đi từ a đến b trong hình 4.31, độ thay đổi năng lượnglưu trữ là λb Wm (λb , xb ) − Wm (λ a , x a ) = ∫ − xb f e dx  idλ + ∫ λa  xa    ∆Wm a →b = EFE a→b + EFM a →b Bài giảng 6 4Biến đổi năng lượng giữa hai điểm (tt)Với EFE viết tắt cho “energy from electrical” (năng lượng từhệ điện) và EFM viết tắt “energy from mechanical” (nănglượng từ hệ cơ). Để đánh giá EFE và EFM, cần có một đường đi cụ thể.Khái niệm EFM này có ích trong việc nghiên cứu sự biếnđổi năng lượng theo chu kỳ của thiết bị. Bài giảng 6 5Biến đổi năng lượng trong 1 chu kỳ Trong 1 chu kỳ, khi hệ thống trở về trạng thái khởi đầu, dWm = 0. ( 0 = ∫ idλ − ∫ f e dx = ∫ idλ + − ∫ f e dx ) Từ hình 4.30, idλ = EFE, và –fedx = EFM. Như vậy, trong 1 chukỳ, ∫ EFE + ∫ EFM = 0 hay EFE cycle + EFM cycle =0 Có thể tính EFE hoặc EFM trong 1 chu kỳ. Nếu EFE|cycle> 0, hệ thống đang hoạt động như một động cơ, vàEFM|cycle < 0. Nếu EFE|cycle < 0, hệ thống đang vận hànhnhư một máy phát, và EFM|cycle > 0. Bài giảng 6 6Động học của hệ tập trung – Hệ khối lượng-lò xo Các phần tử tập trung của hệ cơ: khối lượng (độngnăng), lò xo (thế năng), và bộ đệm (tiêu tán). Định luậtNewton được dùng cho phương trình chuyển động. Xét khối lượng M = W/g được treo trên lò xo có độ cứngK. Ở điều kiện cân bằng tĩnh, trọng lực W = Mg được cânbằng bởi lực lò xo Kl, với l là độ giãn của lò xo gây ra bởikhối lượng W. Bài giảng 6 7Động học của hệ tập trung – Hệ khối lượng-lò xo Nếu vị trí cân bằng được chọn làm gốc, chỉ có lực sinh rabởi dịch chuyển cần được xem xét. Xét mô hình vật tự dotrong hình 4.35(c). Định luật Newton: Lực gia tốc theo chiều dương của xbằng với tổng đại số tất cả ...