Слайд 2
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.
Слайд 3
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.
Слайд 4
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.
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.
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= ωВ∆S,
где ∆S = ab.
Слайд 5
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=В∆Sсоsωt.
Тогда
ξi=-Ф'=ξimax sinωt,
где ξimax - максимальная ЭДС, индуцируемая в рамке; ξimax=ωB∆S .
Слайд 6
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.
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.
Слайд 7
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.
Слайд 8
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.
Слайд 9
Небольшие генераторы используются для питания велосипедных
лампочек. Движение колеса передается на рифленую головку, укрепленную на
сердечнике с обмотками, вращающимися между полюсами постоянного магнита.
Слайд 10
ЗАДАЧА
Рамка, по которой ток, равномерно вращается
в однородном магнитном поле, индукция которого 4 мТл. Площадь
рамки 20 см2. Ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна вектору индукции поля. Найти максимальный магнитный поток сквозь плоскость рамки.
8мкВб
8мВб
8МВб
Решение
Слайд 13
РЕШЕНИЕ
Дано:
В=4 мТл=4*10-3 Тл;
S=20см2=2*10-3 м2.
Найти:
Ф-?
Решение:
Магнитный поток сквозь плоскость рамки
по определению равен:
Ф=BScosα,
Ф=4*10-3Тл*2*10-3м2=8*10-6Вб=8мкВб
Ответ:Ф=8мкВб.