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.
Найдем ЭДС, котораяиндуцируется рамке со в сторонами a и b, вращающейся c угловой скоростью в магнитномполе c индукцией. B. B ω начальном положении угол a, образуемый вектором индукции B c вектором площади ∆S, равен нулю. В этом положениирамкиразделения зарядов не происходит. B правой половине рамки вектор скорости сонаправленвектору индукции, в левой половине направлен противоположноему, поэтому сила Лоренца, действующая зарядыв рамке, равна на нулю. При поворотерамкина угол 90° в сторонах рамки под действием силы Лоренца происходит разделениезарядов. В сторонах1 и 3 возникают одинаковые ЭДС индукции ξi 1=ξi 3=v. Bb. Разделение зарядов в сторонах 2 и 4 незначительно, и поэтому ЭДС индукции, возникающими них, можнопренебречь. учетом в С того, что v = ωа/2, полная ЭДС, индуцируемаяв рамке, равна ξi= 2ξi 1= ωВ∆S, где ∆S = ab.
ЭДС, индуцируемуюв произвольном положениирамки в момент времени t, можно найти из закона Фарадея. Магнитный поток через площадь рамки изменяетсяс течением времени из-за изменения угла α=ωt между линиями магнитной индукции и вектором площади: Ф=В∆Sсоsωt. Тогда ξi=- Ф'=ξimax sinωt, где ξimax - максимальная ЭДС, индуцируемая в рамке; ξimax ωB∆S. =
Генератор содержит вал с проволочными обмотками, вращающимися магнитномполе. Вал приводится движение в в турбиной. При вращениивала магнитноеполе по отношению к обмотке периодически меняет свое направление. Движениеобмотокпоперек магнитногополя вызываетв них ток, который тем сильнее, чем ближе виткипроводак полюсам магнита. При дальнейшемвращениивала виткиудаляются от полюсов, токпадаетдо нуля, когдавиткиокажутся равном и на расстоянииот обоих полюсов. Потом ток начнет расти в противоположном направлении, поскольку виткипопадутв 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 связанс одними тем же концомкатушки, и при вращении ее в магнитном поле ток будет менять свое направление, то есть будет переменным.
На электростанциях вращениявала генератора для используют турбины, которые приводятся в действие паром или раскаленным газом. Валы турбиныи генераторасоставляют 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.
ЗАДАЧА Рамка, по которойток, равномерновращаетсяв однородноммагнитномполе, индукциякоторого 4 м. Тл. Площадь рамки 20 см 2. Ось вращениярамки лежит в ее плоскости перпендикулярна и вектору индукцииполя. Найти максимальный магнитный поток сквозь плоскость рамки. Решение 8 мк. Вб 8 м. Вб 8 МВб
Назад
Назад
РЕШЕНИЕ Дано: Решение: -3 В=4 м. Тл=4*10 Тл; Магнитный поток сквозь плоскость рамк по определению равен: 2 S=20 см =2*10 -3 м 2. Найти: Ф-? Ответ: Ф=8 мк. Вб. Ф=BScosα, -3 -3 Ф=4*10 Тл*2*10 м 2=8*10 -6 Вб=8 мк. Вб
Скачать презентацию Электрический ток вырабатывается в генераторах устройствах преобразующих
Генерирование переменного электрического тока.ppt