Содержание

Главная >> Физика. 11 класс. Пурышева

Глава 3. Электромагнитные колебания и волны

Переменный электрический ток

Получение переменной ЭДС

3. Переменную ЭДС можно получить в проводящей рамке при её равномерном вращении в магнитном поле индукцией (рис. 78). При равномерном вращении рамки с частотой ƒ угол α поворота рамки можно рассчитать. Циклическая частота ω равна

ω = 2πƒ,

а угол поворота рамки равен произведению циклической частоты и времени:

α = ω t.

Подставим это произведение в формулу, определяющую магнитный поток (см. § 15):

Ф = BScos α = BScos ω t.

Отсюда следует, что магнитный поток меняется со временем по гармоническому закону.

Напомним, что ЭДС индукции согласно закону электромагнитной индукции можно выразить через изменение магнитного потока

Так как магнитный поток, пронизывающий контур, в рассматриваемом случае изменяется по гармоническому закону, то и ЭДС индукции также будет меняться со временем по гармоническому закону.

Поскольку = IR, а сила тока I изменяется по закону i = -Imsin ωt, то е = BScosin ωt.

Амплитудное значение ЭДС _m = BSω, следовательно, можно записать:

е = _msin ωt

Генератор переменного тока

4. Как известно, электроэнергию получают на электростанциях. Наиболее распространены различные модификации тепловых станций (ТЭС) и гидроэлектростанции (ГЭС). На гидроэлектростанциях используется потенциальная энергия падающей воды, на тепловых электростанциях — энергия, выделяющаяся при сгорании топлива. В 90-х гг. XX в. в мире появилось достаточно большое количество атомных электростанций (АЭС). Малую долю среди электростанций сегодня составляют те, что используют нетрадиционные источники энергии, например энергию морских приливов или ветра. Создание электростанций, использующих такие источники энергии, очень перспективно, поскольку они дают наиболее дешёвую энергию и отвечают требованиям экологической безопасности.

При всём многообразии типов электростанций главное устройство на любой из них — генератор переменного тока. Генератор — это устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в электрическую. На большинстве электростанций используются различные модификации электромеханических индукционных генераторов переменного тока. В таких генераторах механическая энергия, за счёт которой вращается вал, превращается в электроэнергию. Устройства, вращающие вал генератора, на электростанциях разного типа различны.

Основные части индукционного генератора — это подвижный ротор и неподвижный статор (рис. 79). Насаженный на вал генератора ротор представляет собой электромагнит, который вращается внутри статора. В пазах статора уложены проводящие контуры — обмотки. Ток к обмотке ротора подводится через щётки и кольца от специального генератора постоянного тока — возбудителя, расположенного на том же валу.

При вращении ротора обмотки вращаются в магнитном поле статора, при этом пронизывающий их магнитный поток периодически изменяется. Эти изменения порождают вихревое электрическое поле, вследствие чего в обмотках возникает переменная ЭДС, которая «питает» внешнюю цепь.

<<< К началу      Окончание >>>