Генератор электрического тока
В основе явления электромагнитной индукции лежит возникновение индукционного тока в контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур. Таким образом, если создать систему, в которой магнитный поток, пронизывающий контур, меняется постоянным образом, то такая система генерировала бы электрический ток непрерывно. При этом совершенно неважно, происходит ли движение магнита относительно контура или движение контура относительно магнита.
Машина, в которой магнитный поток, пронизывающий контур, меняется непрерывно периодическим образом, при этом генерируя электрический ток, называется генератором электрического тока.
Рис. 1. Генератор электрического тока
На рисунке 1 представлена модель генератора переменного тока. В этой модели две токопроводящие катушки (1) закреплены на валу и могут вращаться между полюсами магнитов (2). Вал соединен с помощью ременной передачи (3) с колесом (4), которое приводится во вращение вручную. Другой конец вала имеет скользящие контакты (5) (контакты с выводами катушки). На скользящих контактах возникает электрическое напряжение, приблизительно равное ЭДС индукции. Вращающаяся часть генератора называется ротор, неподвижная – статор.
Рис. 2. Гидроэлектростанция
Рис. 3. Теплоэлектростанция
Виды электростанций
По принципу представленной модели работают все генераторы переменного тока, в частности и самые мощные, которые называются электростанциями. В зависимости от способа, которым приводится во вращение ротор электростанции, они подразделяются на разные типы. На гидроэлектростанциях (см. Рис. 2) вращение ротора происходит за счет энергии падающей воды; на теплоэлектростанциях (см. Рис. 3) – за счет работы водяного пара, получаемого при сжигании топлива; на атомных электростанциях (см. Рис. 4) – также за счет работы водяного пара, который получается из-за выделения атомной энергии.
Рис. 4. Атомная электростанция
Одним из первых конструкторов гидроэлектростанции был английский промышленник и инженер Джозеф Свон. Он владел поместьем, по территории которого протекала река. На берегу реки англичанин установил водяное колесо, которое приводило во вращение катушку, расположенную между двумя большими магнитами. К катушке Свон присоединил провода и впервые в истории человечества осветил собственный дом электрическим светом.
Известно, что при протекании электрического тока в проводнике выделяется тепло (по закону Джоуля – Ленца), следовательно, происходят потери энергии. Если учесть, что между электростанцией и потребителем протягивают линии электропередач на очень большие расстояния, то в этих проводах должны происходить очень большие потери энергии.
Способы повышения эффективности электростанции и понижения потерь энергии обсудим на следующих уроках, посвященных электромагнитной индукции.
Список литературы
- Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2010.
- Кабардин О.Ф., Орлов В.А., Эвенчик Э.Е. Физика. 10 класс: Учебник для общеобразоват. учреждений и шк. с углубл. изучением физики. – М.: Просвещение, 2011.
- Куперштейн Ю.С. Физика. Опорные конспекты и дифференцированные задачи. 11 класс. – СПб.: БХВ – Петербург, 2007.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
Домашнее задание
- На каком принципе основана работа генераторов переменного тока?
- Назовите основные типы электростанций. Приведите примеры электростанций различных типов.
- С какой целью в генераторе электрического тока используют скользящие контакты?
