|
|||
ФИЗИКА. Переменный токФИЗИКА 17. 03. 2021г. Переменный ток Электрический ток, изменяющийся со временем по направлению и по величине по гармоническому закону, называют переменным током. Рассмотрим переменный электрический ток, изменяющийся со временем по гармоническому закону. Он представляет собой вынужденные колебания тока в электрической цепи, происходящие с частотой ω, совпадающей с частотой, вынуждающей э. д. с. Рассмотрим замкнутый контур (рамку) площадью S, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого равна B. Контур равномерно вращается вокруг оси OO’ с угловой скоростью ω. Магнитный поток, пронизывающий контур, определяется формулой Ф = BS cosΔ φ, где Δ φ — угол между вектором нормали n к плоскости контура и вектором В. Рамка вращается внутри магнита с частотой v, и за время t совершает N = vt оборотов. За оборот рамка поворачивается на угол 2π рад. Угол на который поворачивается рамка за время t: Δ φ = 2π vt = ω t, тогда изменение магнитного потока Δ Ф = BS cos Δ φ = BS cos ω t. В замкнутом контуре возникает э. д. с. индукции, которая по закону электромагнитной индукции равна скорости изменения магнитного потока . Тогда получим мгновенное значение э. д. с. e = - Ф’ = - (BS cos ω t)’ = BSω sin ω t Следовательно э. д. с. индукции, возникающая в замкнутом контуре, при его равномерном вращении в однородном магнитном поле меняется со временем по закону синуса. Э. д. с. индукции максимальна при sin ω t = 1, т. е. α = ω t = π /2 Величина ε 0 = ω BS – называется амплитудным значением э. д. с. индукции. Если такой контур замкнуть на внешнюю цепь, то по цепи пойдет ток, сила и направление которого изменяются. Такая рамка, вращающаяся в магнитном поле является простейшим генератором переменного тока. В нашей стране используется переменный ток частотой 50 Гц (в США – 60 Гц). Такой ток вырабатывается генераторами. Генераторы электрического тока – это устройства для преобразования различных видов энергии – механической, химической, тепловой, световой и др. – в электрическую. Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции. В настоящее время имеется много различных типов генераторов. Но все они состоят из одних и тех нее основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС - электродвижущая сила (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка). Неподвижную часть генератора называют статором, а подвижную – ротором. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Фm = BS) через каждый виток. В изображенной на рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит. Разумеется, можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. К концам обмотки ротора присоединены контактные кольца. Неподвижные пластины - щетки - прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.
|
|||
|