Генератори індукційного струму. Промислові джерела електричної енергії

 
 

Змінний електричний струм. Явище електромагнітної індукції використовують у механічних джерелах електричного струму (генераторах електричної енергії), без яких неможливо уявити сучасну електроенергетику. У таких генераторах механічна енергія перетворюється на електричну.

Звернемося до досліду (мал. 88). Візьмемо рамку, що складається з кількох витків дроту (1). Своїми кінцями рамка кріпиться до кілець (2), що обертаються разом з нею. До кілець також щільно прилягають щітки (3), які виконують роль контактів.

Почнемо обертати рамку в магнітному полі. Під час обертання рамки кількість магнітних ліній, що її пронизують, то збільшується, то зменшується. Отже, магнітне поле, що пронизує рамку, постійно змінюється. Тому в рамці виникає індукційний струм (пригадайте явище електромагнітної індукції). Оскільки кожний кінець рамки з’єднаний з окремим кільцем, то в ті моменти, коли половина рамки проходить біля одного з полюсів магніту (наприклад, північного), у ній виникає індукційний струм, який протікає до внутрішнього контактного кільця. А коли біля північного полюса проходить інша половина рамки, індукційний струм протікає до зовнішнього контактного кільця. Щоразу, коли рамка змінює свою орієнтацію відносно полюсів магніту, індукційний струм також змінює свій напрямок на протилежний. Про це може свідчити коливання стрілки гальванометра (4).

Увесь час, поки ми будемо обертати рамку (а цю роль можуть відігравати різні джерела механічної енергії), у рамці буде виникати (генеруватися) змінний електричний струм.



 

Генератор змінного струму. Промислові джерела електричної енергії.

Пристрої, у яких механічна енергія перетворюється на електричну, називаються генераторами електричного струму.

Промисловий генератор змінного електричного струму (мал. 89) складається з нерухомої частини (статора) та рухомої частини (ротора). Масивний нерухомий статор являє собою порожнистий циліндр, на внутрішній поверхні якого розміщений товстий мідний ізольований дріт — обмотка статора. Усередині статора обертається ротор. Він являє собою великий циліндр, у пази якого вкладено обмотку. До обмотки ротора через колектор подається напруга від джерела постійного струму — збуджувача. Струм тече по обмотці ротора, створюючи навколо нього магнітне поле.

Під дією пари (на теплових й атомних електростанціях) або води, що падає з висоти (на гідроелектростанціях), турбіна починає швидко обертати ротор генератора. Унаслідок цього магнітне поле, що пронизує обмотку статора, змінюється, і завдяки електромагнітній індукції в обмотці виникає змінний електричний струм. Зазнавши низку перетворень, цей струм подається до споживача електричної енергії.

Генератори електричного струму мають практично таку саму будову, що й електродвигуни (§ 9). Але за принципом дії генератор — це електричний двигун «навпаки».


Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Який струм називають змінним індукційним струмом?

2. Що таке індукційний генератор?

3. Опишіть принцип дії індукційного генератора.

Я вмію досліджувати й експериментувати

Який висновок ви можете зробити за результатами дослідів, зображених на малюнку 90?

Мал. 90. Обертання рамки: а — навколо постійного магніту; б — між полюсами постійного магніту

Перевірте себе

Рівень А (початковий)

1. Магнітним полюсом називається частина магніту, яка...

А спричиняє найслабшу магнітну дію Б розміщена на краю магніту

В розміщена посередині магніту Г спричиняє найсильнішу магнітну дію

2. Укажіть, що саме утвориться, якщо постійний магніт розламати навпіл.

А два окремі різнойменні полюси В два магніти

Б два окремі однойменні полюси Г два ненамагнічені шматки металу

3. Укажіть джерело утворення магнітного поля.

А магнітні полюси В рухомі електричні заряди

Б нерухомі електричні заряди Г метали

4. Укажіть правильний варіант графічного зображення магнітного поля постійного магніту.

5. Укажіть назву правила, за яким визначається напрямок сили Ампера.

А правило правої руки В правило Ампера

Б правило лівої руки Г правило свердлика

6. Сила Лоренца — це сила, з якою магнітне поле діє...

А на постійний магніт В рухомий електричний заряд

Б нерухомий електричний заряд Г провідник зі струмом

7. Укажіть вираз, який найбільш точно описує явище електромагнітної індукції.

А явище, що зумовлює дію магнітного поля на провідник зі струмом Б явище породження в просторі електричного поля змінним магнітним полем

В явище виникнення індукційного струму в замкнутому провіднику Г явище виникнення індукційного струму в замкнутому провіднику під дією змінного магнітного поля

Рівень В (середній)

1. Укажіть назву речовин, що послаблюють магнітне поле.

А парамагнетики В феромагнетики

Б діелектрики Г діамагнетики

2. На малюнку 91 зображено розташування провідника в магнітному полі й позначено напрямок струму та ліній індукції магнітного поля. Укажіть напрямок сили, що діє на цей провідник.

А праворуч В до спостерігача

Б ліворуч Г від спостерігача

3. Протон влітає в магнітне поле так, як показано на малюнку. Як направлена сила Лоренца, що діє на протон?

А вертикально вгору В до нас

Б вертикально вниз Г від нас

4. Установіть відповідність між прізвищами вчених і відкриттями, які вони зробили.

1 Гільберт А обертання магнітної стрілки

2 Ерстед Б взаємодія паралельних провідників зі струмами

3 Ампер В рух заряджених частинок у магнітному полі

4 Лоренц Г опис властивостей магнітів Д поведінка рамки зі струмом між полюсами магніту


Рівень С (достатній)

1. На спільне осердя надіто дві котушки (мал. 92). За допомогою реостата у верхній котушці змінюють силу струму. У якому випадку в нижній котушці виникає індукційний струм?

А у разі тільки збільшення сили струму Б у разі тільки зменшення сили струму В в обох випадках Г у жодному випадку

2. Провідник, по якому проходить струм, розташований між полюсами магніту (мал. 93). Укажіть правильне твердження.

А лінії магнітного поля направлені зліва направо Б якщо струм направлений від точки А до точки В, то на провідник з боку магнітного поля діє сила, направлена вгору

В якщо поміняти місцями полюси магніту, напрямок сили, що діє на провідник, залишиться незмінним Г сила Ампера направлена вниз, якщо струм у провіднику направлений від точки В до точки А

3. Оберіть значення сили, що діє на провідник завдовжки 10 см, у якому протікає струм силою 2 А, якщо він розміщений під кутом 90° до ліній однорідного поля з індукцією 8 мТл.

А 1,6 мН Б 16 мН В 1,6 Н Г 0 мН

4. У магнітному полі з індукцією 4 Тл рухається електрон зі швидкістю 107 м/с, вектор якої спрямований перпендикулярно до ліній індукції магнітного поля. Укажіть модуль сили, що діє на електрон.

А 0,4 • 1011 Н Б 6,4 • 1012 Н В 2,4 • 1016 Н Г 6,4 • 1019 Н

Рівень D (високий)

1. Провідник, сила струму в якому дорівнює 8 А, перебуває в однорідному магнітному полі. Яка індукція магнітного поля, якщо на прямолінійну ділянку провідника довжиною 10 см, що утворює кут 30° з напрямком вектора магнітної індукції, з боку магнітного поля діє сила 10 мН?

2. У горизонтальному провіднику завдовжки 20 см і масою 4 г проходить струм силою 10 А. Визначте модуль і напрямок магнітної індукції, за якої сила Ампера зрівноважить силу тяжіння.

У природі існують природні магнітні речовини.

Які це матеріали та як їх використовують, ви можете дізнатися,

виконавши проект

«МАГНІТНІ МАТЕРІАЛИ ТА ЇХ ВИКОРИСТАННЯ»

До того ж, ви можете самостійно виготовити «магнітну рідину» й провести з нею цікаві досліди

А чи задумувалися ви над тим, як здійснюється запис звуку в кіно?

А як записують інформацію на комп’ютерні диски?

Дізнайтеся, виконавши проект «МАГНІТНИЙ ЗАПИС ІНФОРМАЦІЇ»

Чи задумувались ви над тим, скільки електромагнітних реле використовують у різних установках і пристроях?

Як відмикаються вхідні двері за допомогою магнітних ключів?

Що таке левітація?

Що таке магнітна подушка?

Про це та багато інших цікавих фактів ви дізнаєтеся, виконавши проект

«прояви та застосування магнітних взаємодій у природі й техніці»

А чи тільки наша Земля має магнітне поле?

Чи існують магнітні поля навколо інших небесних об’єктів? Яка роль магнітних полюсів у Всесвіті?

Про все це — у проекті

«магнітні поля у всесвіті»

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.