Electricity and magnetism

                    The RF Education Agency

                       Tula State University

             Foreign Languages Department 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

               ELECTRICITY AND MAGNETISM 

Executed by:                                                                                                              Baglay I

                                                                                                                               Gr. 130401

Supervised by:                                                                                                 
 

                                     Tula 2010 
 
 

                        ELECTRICITY AND MAGNETISM                

                                  CHARGING  A BODY

The only way to charge a body negatively is to add electrons to it, and the only way to charge it positively is to take electrons away from it, leaving an excess of positive electricity.                                                                                                                         When the rubber rod was charged negatively by rubbing with cat’s fur, some electrons from the cat’s fur to the rubber rod, leaving the cat’s fur charges positively and the rubber charges negatively.   On the other hand, when the glass rod was charged positively by rubbing with silk, some electrons passed from the glass to the silk, leaving the rod charged positively and the silk charged negatively.

                             ELECTRICITY   AND   MAGNETISM

When certain substances, notably amber and glass are rubber with a material such as silk or fur they acquire the capacity to attract small bits of paper and cork. This phenomenon is a manifestation of electricity, one of the fundamental forces of nature. Similarly, the ability of certain iron ore, such as lodestone, to attract small bits of iron is a manifestation of magnetism, another fundamental force.                                                                                                                                    Although there simple electric and magnetic phenomena have been known since ancient times, most of the basic quantitative laws of electricity and magnetism were discovered between 1784, when Charles Coulomb investigated the forces between charged objects, and 1831, when Michael Faraday discovered magnetic induction. Prior to this 50 years period of discovery, the only practical electric invention was the lightning rod of Benjamin Franklin (1752). After this period, the practical utilization of electricity increased rapidly with the development of the telegraph (1844), the telephone (1877), incandescent lighting (1880) and electric motors (1887).  Uses of electricity have continued to expand to this day, with the current revolution in microelectronics giving us ever increasing control over the machines.

                                         BASIC    ELECTRIC   CONCEPTS

We associate all kinds events and devices with electric current: electric light; electric transport, electric sound, etc. They are too numerous to mention. However, there are only three basic effects of an electric current and all the other applications follow from them: (a) magnetic effect, (b) chemical effect, (c) heating effect.                                                                                                The magnetic effect of current is the basis for most electromechanical devices. Near a current there is a magnetic field and this exerts a force on other currents or magnetic materials.         The presence of magnetic materials such as iron can make the forces thousands of times greater than the currents acting alone, and yet it is the current which control the magnet.            Loudspeakers and electric motors are other applications of electromagnetism.                                         The materials themselves may retain the magnetism and become permanent magnets  which exerts their own influence. Permanent magnets are the basis for some of the simpler device. The compass needle responds to the magnetic field of the Earth which is itself a permanent magnet.

When a lead acid battery is charger the acid becomes more concentrated and hydrogen and oxygen are liberated. As the battery discharges the acid gets weaker and lead oxide on the positive plate is charged to lead sulphate. There processes are examples of the chemical effect of a current, i.e. electrolysis. Electrolysis is used to purify metals such as copper and alluminium and to deposit metals onto surface, e.g., silver plating.                                                                                  An electric fire is the most obvious example of the heating effect of a current. The element of the fire is just highly resistive wire which glows red hot as the current passes through it.                               If the wire is very thin it is heated white hot and a greater pro portion of light to heat is released as in the tungsten filament lamp. Hotter still and more dramatic are effects of arc welding and fork lightning when large amounts of electrical energy are concentrated to give temperature sufficient to melt metals.

                                     MAGNETISM

Anyone working in the field of electricity must be familiar with the principles of magnetism because generators, transformers and motor depend on magnets and magnetism for their operation. A magnet is either permanent or temporary. If a piece of iron or steel is magnetized and retains its magnetism, it is a permanent magnet. A compass is one form of permanent magnet. Others with which you are probably familiar are horseshoe-shaped magnets and bar magnets. Each one of these magnets has a north magnetic pole and south magnetic pole; in fact, all magnets have a north and a south poles. When current flows through a coil, a magnetic field with a north and south pole is set up just like that of a permanent magnet. However, when the current stops, the magnetic field also disappears. This type of temporary magnetism is called electromagnetism. Permanent magnets are used for the magnetic field necessary operation of small, inexpensive electrical motors. When electricity flows through a wire or conductor, magnetic lines of force (magnetic flux) are created around that wire. When a piece of wire is passed through a magnetic field (magnetic lines of force),  electricity is created in that wire. We then can readily see the relation between electricity and magnetism. In fact, the very existence of the electrical industry is dependent upon magnetism and magnetic circuits.

                                                 MAGNETS

All magnets, no matter how small, exhibit a north and south end. The exact location of the two poles of a given magnet cannon be determined. Each pole is located approximately near each end of the magnet. One end of a compass needle will point toward the north when the needle is suspended horizontally by a fine thread. That end of the compass is called its north pole. When the north pole of one magnet is placed near the south pole of another magnet, each magnet will experience a force of attraction; when two similar poles are placed near each other, each magnet will experience a force of repulsion. A magnet modifies the magnetic characteristics of the space surrounding it. Charges in motion (electric current) give rise to a magnetic field. A current in a circular loop of wire gives rise to a magnetic north pole on one side of the loop and a south pole on the other side. 

             MAGNETIC FIELD AND CURRENT

A magnetic field exerts a force on a current carrying wire. The lefthand rule is used to determine the direction of the force. A magnetic field exerts a force on a moving charge. Charged particles more in circular orbits when the velocity of the particle is perpendicular to the magnetic induction B. Relative motion between a magnet and a wire causes an induced e. m. f. in the wire. If the wire is a closed loop, the induced e. m. f. causes an induced current.                               Lenz’s law explains the conservation of energy principle when applied to induced voltages and currents. The operation of a voltmeter, ammeter, and motor is based on forces produced by a current in a wire that is located between the poles of a magnet. These forces produce torques.

                                       TRANSFORMER

The transformer is a device that step-up and step-down alternating currents and voltages. The essential parts of a transformer are shown in Fig. 1.6a and consist of laminated iron core upon which are wound two separate insulated coils-the primary and the secondary. In most cases, the primary coil is connected to the supply or main side of the line where the alternating sets up an alternating magnetic flux. This not only sets up a counter voltage equal and opposite in the primary coil, but also sets up a voltage in the secondary coil. The ratio of the voltage in the secondary coil as compared to that in the primary coil depends upon the amount of magnetic flux, the frequency of the alternating current, and mainly the number of turns in the coils. The only current that flows in the primary coil or windings is the magnetizing current to set up the flux in a closed magnetic circuit and is usually a very small percentage of full load primary current of the transformer. In a well-designed transformer, there is very little magnetic leakage.  The effect of the leakage is to cause a decrease of secondary voltage when the transformer is loaded. When a current flows through the secondary in phase with the secondary voltage, a corresponding current-flows through the primary in addition to the magnetizing current previously mentioned. The magnetizing effects of the two currents are equal and opposite. In a perfect transformer- one having no eddy-current losses, no resistance in its winding, and no magnetic leakage- the magnetizing effects of the primary load current and the secondary neutralize each other, leaving only the constant primary magnetizing current effective in setting up the current flux. Such a transformer, if supplied with a constant primary pressure, would maintain constant secondary pressure at all loads. In an autotransformer (Fig. 1.6b), there is only one coil, any portion of which may be used as primary and any portion as  secondary. The  ratio of transformation depends on the portions used; if the whole winding is used as primary and one-third of it a secondary, and the losses, which are small, are neglected, voltage of the primary equals 3 times the voltage of the secondary and the current of the secondary equals 3 times the current of the primary.

                                  TRANSFORMER     CONNECTIONS

When connecting two or more single-phase transformer in parallel, corresponding primary leads of each transformer must be connected to the same primary main wire, and the secondary leads must be so connected that the secondary voltage of the transformers shall at every install oppose each other. If this is done, no current can flow through the secondary coils or windings until the secondary load is applied- even if the secondary coils are connected in series. On the other hand, if the leads are improperly connected, the secondaries will be short-circuited on each other. When three single-phase transformers are connected do a three-phase Y system, two coils are in series across each phase, and the voltage on each coil is the voltage per phase divided by 1.73. When the primaries are connected in either Y or delta, the secondaries are usually connected in the same way. It is possible to use only two single-phase transformers on a Y or delta three phase system, but if one the transformers fails, the service is out of order. Single phase primary system may be transformed to three-phase by either the open delta or Scott systems. The Scott system used two special transformers, as shown in Fig. 1.7.  which have primaries connected to the single-phase circuit. The secondary of the transformer <<A>>  contains sufficient turns in its windings to give, between its outside terminals, the voltage desired between lines on the three-phase circuit. The secondary of the transformer <<B>> contains sufficient turns to give.87 times voltage; one end feeds directly into one side of the threephase circuit, and the other to the middle point of the secondary transformer <<A>>.  
 
 

                             Заряд тела

Единственный способ зарядить тело отрицательно состоит  в том, чтобы добавить электроны к нему, и единственный способ зарядить положительно принять от него электроны , оставляя избыток положительного электричества. Когда резиновый прут зарядили отрицательно, натирая с мехом кошки, некоторые электронаны от меха кошки к  резиновому пруту, оставляя заряд меха кошки положительным  и заряд  резины отрицательным. С другой стороны, когда стеклянный прут зарядили положительно, натирая с шелком, некоторые электроны прошли от стекла до шелка, оставляя прут, который заряжают положительно и шелка, который заряжают отрицательно. 

          ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

Когда определенные вещества, особенно янтарь и стакан - каучук с материалом, таким как  шелк или мех, они приобретают  способность привлечь маленькие  биты бумаги и пробки. Это явление - проявление электричества, одна из фундаментальных  сил природы. Точно так же способность  определенной железной руды, такой  как естественный магнит, чтобы привлечь маленькие биты железа является проявлением  магнетизма, другой фундаментальной  силы. Хотя там простые электрические  и магнитные явления были известны начиная с древних времен большинство основных количественных законов электричества и магнетизма было обнаружено между 1784, когда Чарльз Coulomb исследовал силы между заряженными объектами, и 1831, когда Майкл Faraday обнаружил магнитную индукцию. До периода этих 50 лет открытия единственное практическое электрическое изобретение было молниеотводом Бенджамина Franklin (1752). После этого периода практическое использование электричества увеличилось быстро с развитием телеграфа (1844), телефон (1877), сверкающее освещение (1880) и электромоторы (1887). Использование электричества продолжило расширяться по сей день, с текущей революцией в микроэлектронике, дающей нам когда-либо увеличивающий контроль над машинами.  

Принципиальная электрическая  ПОНЯТИЯ

Мы связываем все  виды событий и устройств с  электрическим током: электрический  свет, электрический транспорт, электрического звука, и т.д. Они слишком много, чтобы упомянуть. Однако, Есть только три основных эффектов электрического тока и все другие приложения следуют  из них: (а) магнитный эффект, (б) химическое воздействие, (С) тепловой эффект. Магнитный  эффект ток основой для большинства  электромеханических устройств. Рядом  с текущей есть магнитное поле, и это оказывает силу других токов  или магнитных материалов. Наличие  магнитных материалов, таких как  железо может сделать силами тысячи раз больше, чем токи, действуя в  одиночку, и все же это ток, который  контроля магнита. Акустические и электрические  двигатели и другие приложения электромагнетизма. Сами материалы могут сохранять  магнетизма и стать постоянными  магнитами, который оказывает свое влияние. Постоянные магниты являются основой для некоторых из простого устройства. Стрелка компаса реагирует  на магнитное поле Земли, которая  сама является постоянным магнитом.

Когда свинцовый  аккумулятор кислоты зарядное кислоты  становится более концентрированным  и водород и кислород будут  освобождены. Как аккумулятор разряжается  кислоты становится слабее и оксида свинца на положительной пластине поручено возглавить сульфата. Там процессы примеры химического воздействия  тока, т. е. электролиз. Электролиз используется для очистки металлов, таких как  медь и алюминий и сдать на хранение металлов на поверхности, например, серебрение. Электрический камин является наиболее очевидным примером тепловое действие тока. Элемент огня только высоко нагревательными  проводами, который светится красным, как горячий ток проходит через  него. Если провод очень тонкий она  нагревается добела и больше про  части света выделяется тепло, как  в вольфрамовой лампы накаливания. Hotter еще и более драматические эффекты являются дуговой сварки и вилка молнии, когда большое количество электрической энергии сосредоточены дать температуры, достаточной для расплавления металлов.

                                     МАГНЕТИЗМ

Тот, кто работает в области электричества должны быть знакомы с принципами магнетизма, потому генераторов, трансформаторов  и двигателей зависит от магнитов и магнетизм для их работы. Магнит постоянно или временно. Если кусок  железа или стали намагниченных  и сохраняет свой магнетизм, это  постоянный магнит. Компас является одной  из форм постоянного магнита. Другие, с которыми вы, вероятно, знакомы  являются подковообразные магниты  и стержневых магнитов. Каждый из этих магнитов северный магнитный полюс  и южный магнитный полюс, на самом  деле, все магниты севере и южный  полюсы. При протекании тока через  катушку, магнитное поле с севера и юга полюса настроен так же, как у постоянного магнита. Однако, когда ток прекращается, магнитное поле исчезает. Этот тип временного магнетизма называется электромагнетизма. Постоянные магниты используются для магнитного поля необходимые работы небольших и недорогих электрических двигателей. При прохождении электротока через провод или проводника, магнитных силовых линий (магнитного потока) создаются вокруг этого провода. Когда кусок проволоки пропускают через магнитные поля (силовых линий магнитного поля), электричество создается в том, что провод. Тогда легко видеть связь между электричеством и магнетизмом. В самом деле, само существование электротехнической промышленности зависит от магнетизма и магнитных цепей.

                                                 МАГНИТЫ

Все магниты, независимо от того, насколько она мала, наблюдается  к северу и югу конца. Точное местонахождение  два полюса магнита данной пушки  определяется. Каждый полюс расположен примерно около каждого конца  магнита. Один конец стрелки компаса  будет указывать на север, когда  игла приостановлено по горизонтали  тонкой резьбой. Это конец компаса  называется ее северного полюса. Когда  северный полюс одного магнита находится  вблизи южного полюса другого магнита, каждый магнит действует сила притяжения, когда два одинаковых полюса расположены  рядом друг с другом, каждый магнит будет испытывать силы отталкивания. Магнита изменяет магнитные характеристики окружающее его пространство. Сборы  в движении (электрический ток) приводят к магнитным полем. Тока в круглой  петли провода приводит к магнитным  полюсом на север по одну сторону  от петли и южного полюса на другой стороне.