Презентация на тему Генерирование переменного электрического тока

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

Найдем ЭДС, которая индуцируется в рамке Найдем ЭДС, которая индуцируется в рамке со сторонами a и b, вращающейся c угловой со сторонами a и b, вращающейся c угловой скоростью скоростью ω ω в магнитном поле c индукцией в магнитном поле c индукцией B. B начальном положении угол a, образуемый B. B начальном положении угол a, образуемый вектором индукции B c вектором площади ∆S, вектором индукции B c вектором площади ∆S, равен нулю. В этом положении рамки равен нулю. В этом положении рамки разделения зарядов не происходит. разделения зарядов не происходит. B правой половине рамки вектор скорости B правой половине рамки вектор скорости сонаправлен вектору индукции, в левой сонаправлен вектору индукции, в левой половине направлен противоположно ему, половине направлен противоположно ему, поэтому сила Лоренца, действующая на поэтому сила Лоренца, действующая на заряды в рамке, равна нулю. заряды в рамке, равна нулю. При повороте рамки на угол 90° в сторонах При повороте рамки на угол 90° в сторонах рамки под действием силы Лоренца рамки под действием силы Лоренца происходит разделение зарядов. В сторонах 1 происходит разделение зарядов. В сторонах 1 и 3 возникают одинаковые ЭДС индукции и 3 возникают одинаковые ЭДС индукции ξ ξ i1 i1 = = ξ ξ i3 i3 = = v v Bb. Bb. Разделение зарядов в сторонах 2 и 4 Разделение зарядов в сторонах 2 и 4 незначительно, и поэтому ЭДС индукции, незначительно, и поэтому ЭДС индукции, возникающими в них, можно пренебречь. С возникающими в них, можно пренебречь. С учетом того, что v = учетом того, что v = ω ω а/2, полная ЭДС, а/2, полная ЭДС, индуцируемая в рамке, равна индуцируемая в рамке, равна ξ ξ i i = = 2 2 ξ ξ i1= i1= ω ω В∆S, В∆S, где ∆S = ab. где ∆S = ab.

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

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

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

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

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

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

Назад Назад

ПОДУМАЙ Назад Назад

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

Презентацию Презентацию подготовила подготовила учитель физики учитель физики средней школы № 73 средней школы № 73 БАДАНИНА И.В. БАДАНИНА И.В.