Переменный электрический ток

Конспект по физике для 9 класса «Переменный электрический ток». Что такое переменный ток. Что такое генератор переменного тока.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Переменный электрический ток.

Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции оказало определяющее влияние на всё дальнейшее развитие технической цивилизации. Например, на этом явлении основано получение электрической энергии, вырабатываемой на электростанциях.

ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК

Рассмотрим действие установки, состоящей из подковообразного магнита, проволочной рамки и миллиамперметра. Рамка находится в магнитном поле и подключена к миллиамперметру с помощью устройства, называемого коллектором.

Простейший коллектор состоит из двух изолированных друг от друга полуколец, соединённых с концами рамки, которые могут вращаться вместе с ней. Сами полукольца находятся в контакте с неподвижными щётками, которые непосредственно подключены к миллиамперметру.

Установим плоскость рамки перпендикулярно линиям магнитного поля. Назовём это положение начальным. Очевидно, в этом положении рамку пронизывает максимальный магнитный поток. Если теперь быстро повернуть рамку из этого положения на 180°, то можно заметить, что в процессе поворота рамки стрелка прибора отклоняется на несколько делений. При дальнейшем повороте рамки в том же направлении ещё на 180° стрелка отклоняется в противоположную сторону.

Данный опыт свидетельствует о том, что при вращении рамки в магнитном поле в ней возникает электрический ток. Направление тока меняется при каждом повороте рамки на 180° от её начального положения.

Согласно показаниям миллиамперметра при этом меняется и сила тока от нулевого значения до некоторого максимального в тот момент времени, когда рамка повернётся на 90° из начального положения. При этом магнитный поток меняется от максимального значения до нулевого.

При дальнейшем вращении рамки ток убывает и принимает нулевое значение в момент времени, когда рамка повернётся на 180°. Если продолжать вращение рамки ещё на 180°, то характер изменения силы тока сохранится, но его направление будет противоположным.

Электрический ток, значение и направление которого периодически меняются, называют переменным током.

ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рассмотренный выше опыт представляет собой пример работы простейшего генератора электрического тока.

В настоящее время переменный ток получают в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую. На самом деле в этих генераторах вращается не обмотка, в которой индуцируется переменный ток, а электромагнит. Вращающаяся часть генератора называется ротором и является источником магнитного поля.

Ротор располагается внутри стальной станины цилиндрической формы, называемой статором. Во внутренней части статора имеются специальные пазы, в которые укладывается медный провод в виде витков. При вращении ротора в этих витках индуцируется переменный ток.

Ротор также имеет сложную форму и представляет собой стальной сердечник с навитой на него обмоткой, по которой протекает постоянный электрический ток. Создаваемое этим током магнитное поле вращается вместе с ротором.

Ротор генератора вращается при помощи какого-либо двигателя — гидротурбины, паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания.

Стандартная частота переменного тока, используемого в электрических сетях России и странах Европы, равна 50 Гц. Это означает, что через каждые 0,02 с направление тока меняется на противоположное.

Поскольку скорость вращения гидротурбины мала, роторы современных гидрогенераторов имеют несколько пар полюсов. Применение многополюсных генераторов позволяет в определённых пределах варьировать частоту переменного тока.

Английский физик Д. Бернал, являющийся одним из основателей науковедения (изучения закономерностей развития науки), писал: «Открытие Фарадея имело также значительно большее практическое значение по сравнению с открытием Эрстеда потому, что оно означало возможность получения электрического тока механическим путем, а также обратную возможность приведения в действие машин с помощью электрического тока. По сути дела, в этом открытии Фарадея заключалась судьба всей тяжёлой электропромышленности, однако потребовалось чуть ли не 50 лет для того, чтобы оказалось возможным извлечь все вытекающие из него выгоды».

Одним из примеров новейших применений открытия Фарадея являются так называемые МГД-генераторы (МГД — магнитно-гидро-динамические), в которых отсутствуют какие-либо подвижные механические части. В этих устройствах вместо проволочной рамки между полюсами магнита движется плазма, образовавшаяся в результате сгорания природного газа. Носители заряда в плазме отклоняются магнитным полем к полюсам генератора, что и приводит к возникновению электрического тока во внешней цепи.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Переменный электрический ток».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Переменный электрический ток
5 (100%) 1 vote[s]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *