Формирование кратеров на медном аноде атмосферной дуги - page 5

Пренебрежем ЭДС самоиндукции , возникающей в движущейся
проволочке; ее величина примерно равна 3 · 10−4 В, что не оказыва- ет влияния на протекающий ток. Как показывает опыт, в том месте, где проволочка начинает движе - ние, силовые линии В -поля направлены под углом α ≈ 70◦ к горизон- тальной плоскости стекла. Тогда из треугольника сил (см. рис. 5) можно
получить соотношение между силой Fh, поднимающей проволочку, и
силой F : Fh = F · cos α . Записав второе уравнение Ньютона для про - волочки и приняв во внимание равенство (1), получим
ma = Fh − mg; (2)
a =
2h
τ 2 ; (3)
m = V ρ =
1
4
πd2 lρ =
1
4
π(1, 2 · 10−3) 2 0,095 · 8,93 · 103 = 9, l59 · 10−4 (кг).
(4) Решая совместно уравнения (2)–(4), высоту h оценим как
h =
F cos(α) − mg
2m
τ 2 =
=
2 · 0,034 · 0,342 − 9, 59 · 10−4 · 9,8
2 · 9,59 · 10−4 · 5 · 10−3 2 = 3 · 10−5 ( м) . (5)
Здесь время τ = 5 · 10−3 с действия силы F приблизительно определе- но по осциллограмме тока как время горения дуги на пятне (см. ранее). Плотность меди ρ = 8, 93 · 103 кг/м3. Допустим, что ускорение a по - стоянно, хотя, как видно по осциллограмме , оно переменной величины
вследствие непостоянства тока в проволочке. Из векторной записи закона Ампера следует, что горизонтальная со- ставляющая В -поля в центре магнита будет поднимать проволочку, а
после точки С (см. рис. 1, б) — прижимать проволочку к рельсу. В ре - зультате совместного действия этих сил, а также упругого соударения
проволочки с рельсом мы наблюдаем картину пятен, приведенную на
рис. 6.Другим фактором, определяющим гашение дуги, является эффект
термоэлектронного вентиля [3]. Благодаря этому эффекту дуга загора - ется вблизи погасшего кратера, образуя совокупность мелких кратеров, составляющих пятно на аноде. Средняя плотность тока в кратере составляет
j =
I
s
=
18
1,81 · 10−9 = 9, 94 · 109 (А/м2 ).
122 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н .Э. Баумана . Сер. " Машиностроение". 2003. № 3