Электрический ток вырабатывается в генераторах – устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т. п. Электрический ток вырабатывается в генераторах – устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и т. п.

Принцип работы В проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, генерируется электрическое поле, возникает ЭДС индукции. C целью большей компактности генераторов электрического тока в электрическую энергию преобразуется механическая энергия вращательного движения, а не поступательного. Основным элементом генератора является рамка, вращающаяся в магнитном поле. Во вращение рамку может приводить паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, гидротурбина и т. д. В проводнике, движущемся в постоянном магнитном поле, генерируется электрическое поле, возникает ЭДС индукции. C целью большей компактности генераторов электрического тока в электрическую энергию преобразуется механическая энергия вращательного движения, а не поступательного. Основным элементом генератора является рамка, вращающаяся в магнитном поле. Во вращение рамку может приводить паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, гидротурбина и т. д.

Найдем ЭДС, которая индуцируется в рамке со сторонами a и b, вращающейся c угловой скоростью ω в магнитном поле c индукцией B. B начальном положении угол a, образуемый вектором индукции B c вектором площади S, равен нулю. В этом положении рамки разделения зарядов не происходит. Найдем ЭДС, которая индуцируется в рамке со сторонами a и b, вращающейся c угловой скоростью ω в магнитном поле c индукцией B. B начальном положении угол a, образуемый вектором индукции B c вектором площади S, равен нулю. В этом положении рамки разделения зарядов не происходит. B правой половине рамки вектор скорости сонаправлен вектору индукции, в левой половине направлен противоположно ему, поэтому сила Лоренца, действующая на заряды в рамке, равна нулю. B правой половине рамки вектор скорости сонаправлен вектору индукции, в левой половине направлен противоположно ему, поэтому сила Лоренца, действующая на заряды в рамке, равна нулю. При повороте рамки на угол 90° в сторонах рамки под действием силы Лоренца происходит разделение зарядов. В сторонах 1 и 3 возникают одинаковые ЭДС индукции При повороте рамки на угол 90° в сторонах рамки под действием силы Лоренца происходит разделение зарядов. В сторонах 1 и 3 возникают одинаковые ЭДС индукции ξi1=ξi3=vBb. ξi1=ξi3=vBb. Разделение зарядов в сторонах 2 и 4 незначительно, и поэтому ЭДС индукции, возникающими в них, можно пренебречь. С учетом того, что v = ωа/2, полная ЭДС, индуцируемая в рамке, равна Разделение зарядов в сторонах 2 и 4 незначительно, и поэтому ЭДС индукции, возникающими в них, можно пренебречь. С учетом того, что v = ωа/2, полная ЭДС, индуцируемая в рамке, равна ξi= 2ξi1= ωВS, ξi= 2ξi1= ωВS, где S = ab. где S = ab.

ЭДС, индуцируемую в произвольном положении рамки в момент времени t, можно найти из закона Фарадея. Магнитный поток через площадь рамки изменяется с течением времени из-за изменения угла α=ωt между линиями магнитной индукции и вектором площади: ЭДС, индуцируемую в произвольном положении рамки в момент времени t, можно найти из закона Фарадея. Магнитный поток через площадь рамки изменяется с течением времени из-за изменения угла α=ωt между линиями магнитной индукции и вектором площади: Ф=ВSсоsωt. Ф=ВSсоsωt. Тогда Тогда ξ i =-Ф'=ξ imax sinωt, ξ i =-Ф'=ξ imax sinωt, где ξ imax - максимальная ЭДС, индуцируемая в рамке; ξ imax =ωBS. где ξ imax - максимальная ЭДС, индуцируемая в рамке; ξ imax =ωBS.

Генератор Генератор содержит вал с проволочными обмотками, вращающимися в магнитном поле. Вал приводится в движение турбиной. При вращении вала магнитное поле по отношению к обмотке периодически меняет свое направление. Генератор содержит вал с проволочными обмотками, вращающимися в магнитном поле. Вал приводится в движение турбиной. При вращении вала магнитное поле по отношению к обмотке периодически меняет свое направление. Движение обмоток поперек магнитного поля вызывает в них ток, который тем сильнее, чем ближе витки провода к полюсам магнита. При дальнейшем вращении вала витки удаляются от полюсов, и ток падает до нуля, когда витки окажутся на равном расстоянии от обоих полюсов. Потом ток начнет расти в противоположном направлении, поскольку витки попадут в зону действия другого полюса магнита. Движение обмоток поперек магнитного поля вызывает в них ток, который тем сильнее, чем ближе витки провода к полюсам магнита. При дальнейшем вращении вала витки удаляются от полюсов, и ток падает до нуля, когда витки окажутся на равном расстоянии от обоих полюсов. Потом ток начнет расти в противоположном направлении, поскольку витки попадут в зону действия другого полюса магнита.

В таких генераторах можно вырабатывать как переменный, так и постоянный ток. Если оба конца катушки соединены с выходным кабелем через скользящие контакты в виде 2 колец, то каждый конец кабеля будет связан с одним и тем же концом катушки, и при вращении ее в магнитном поле ток будет менять свое направление, то есть будет переменным. В таких генераторах можно вырабатывать как переменный, так и постоянный ток. Если оба конца катушки соединены с выходным кабелем через скользящие контакты в виде 2 колец, то каждый конец кабеля будет связан с одним и тем же концом катушки, и при вращении ее в магнитном поле ток будет менять свое направление, то есть будет переменным.

На электростанциях для вращения вала генератора используют турбины, которые приводятся в действие паром или раскаленным газом. Валы турбины и генератора составляют одно целое, и вся установка называется турбогенератором. На электростанциях для вращения вала генератора используют турбины, которые приводятся в действие паром или раскаленным газом. Валы турбины и генератора составляют одно целое, и вся установка называется турбогенератором.

Небольшие генераторы используются для питания велосипедных лампочек. Движение колеса передается на рифленую головку, укрепленную на сердечнике с обмотками, вращающимися между полюсами постоянного магнита. Небольшие генераторы используются для питания велосипедных лампочек. Движение колеса передается на рифленую головку, укрепленную на сердечнике с обмотками, вращающимися между полюсами постоянного магнита.

ЗАДАЧА Рамка, по которой ток, равномерно вращается в однородном магнитном поле, индукция которого 4 м Тл. Площадь рамки 20 см 2. Ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна вектору индукции поля. Найти максимальный магнитный поток сквозь плоскость рамки. Рамка, по которой ток, равномерно вращается в однородном магнитном поле, индукция которого 4 м Тл. Площадь рамки 20 см 2. Ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна вектору индукции поля. Найти максимальный магнитный поток сквозь плоскость рамки. 8 мк Вб 8 м Вб 8МВб Решение

Назад

РЕШЕНИЕ Дано: В=4 м Тл=4*10 -3 Тл; S=20 см 2 =2*10 -3 м 2. Найти:Ф-? Решение: Магнитный поток сквозь плоскость рамки по определению равен: Ф=BScosα, Ф=4*10 -3 Тл*2*10 -3 м 2 =8*10 -6 Вб=8 мк Вб Ответ:Ф=8 мк Вб.

Презентацию подготовила учитель физики средней школы 73 БАДАНИНА И.В.