Занятие 70. Принцип работы генераторов переменного и постоянного тока
Открытие Фарадеем явления электромагнитной индукции привело к мысли о возможности создания электрической машины , способной вырабатывать (генерировать) электрический ток.
Первый генератор (он показан на рисунке) был построен в 1832 году:
При вращении подковообразного магнита в катушках, находящихся вблизи его полюсов, вырабатывался ток .
Этот ток совсем не был похож на постоянный ток , создаваемый в проводящей цепи батареей гальванических элементов.
Он как бы метался из стороны в сторону, то и дело меняя своё направление. В отличие от постоянного тока его назвали переменным .
На рисунке показана зависимость мгновенных значений постоянного и переменного тока от времени.
Вскоре был сконструирован другой генератор переменного тока, схема которого показана на следующем рисунке.
Этим схематическим изображением генератора переменного тока мы пользуемся и сейчас, говоря о принципе работы генераторов переменного тока.
Здесь в поле постоянного магнита 1 вращается проволочная рамка 2. Концы провода рамки припаяны к кольцам 3 и 4, вращающимся вместе с рамкой. К кольцам прижимаются пружинящие пластины 5 и 6 (называемые щётками), от которых идут провода к внешней цепи.
При вращении рамки в магнитном поле всё время меняется магнитный поток через её площадь. В рамке появляется индукционный ток , что видно по отклонению стрелки амперметра.
В тексте ниже (см. рис.7) подробно рассмотрено возникновение индукционного тока и его направление в сторонах такой замкнутой рамки.
последовательно соединённых, вместо рамки, изолированных витков проволоки (обмотка) для получения большей ЭДС. индукции.
Рассматривая вращение рамки в магнитном поле, мы говорим только о принципе работы генератора.
В нашем примере рамка могла быть неподвижной, а магнитное поле вращалось бы. Это не принципиально. Главное условие возникновения тока в замкнутом контуре заключается в изменении магнитного потока через этот контур.
Генераторы бывают разной конструкции , о мощных генераторах переменного тока, которые устанавливаются на электростанциях будет говориться в следующей статье.
Итак, на рисунке схематически изображён генератор переменного тока, выше рассмотрен принцип его работы.
То, что ток в таком генераторе получается переменным в то время (в 19 веке) посчитали его недостатком и стали искать возможности превратить переменный ток в постоянный.
Сейчас посмотрим, что для этого делалось и одновременно рассмотрим принцип работы генератора постоянного тока.
На следующем рисунке показано схематическое изображение генератора постоянного тока с коллектором .
Эта модель генератора постоянного тока отличается от рассмотренной выше модели генератора переменного тока лишь тем, что здесь концы рамки соединены не с отдельными кольцами, а с двумя полукольцами коллектора 1, разделёнными друг от друга и одетыми на общую ось с рамкой.
Переменный ток: что это такое, чем отличается от постоянного, где используется
Получение и передача переменного электрического тока
Прикрепленные файлы: 1 файл
Переменный электрический ток характеризуется четырьмя основными параметрами: периодом, частотой, амплитудой и действующим значением тока. Полный цикл изменений переменного тока по величине и направлению за какое-то определенное время называется периодом переменного тока. Период измеряется в секундах (с).
Число периодов, совершаемых током в секунду, называется частотой переменного тока. Частота измеряется в герцах (Гц). В нашей стране все электростанции вырабатывают электроэнергию переменного тока стандартной частоты — 50 Гц. Этот ток называют током промышленной частоты. Его используют для снабжения электроэнергией промышленных предприятий и для освещения.
Амплитудой переменного тока называют его максимальное значение. Если включить амперметр, предназначенный для измерения силы постоянного тока, в цепь переменного тока, то его стрелка будет дрожать у нулевого деления шкалы, так как она не сможет следовать за быстрыми изменениями (колебаниями) переменного тока.
Для получения переменного тока используют генераторы переменного тока.
Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.
Широкое применение переменного тока в технике связано с тем, что его можно трансформировать . С помощью специальных устройств — трансформаторов напряжение в цепи переменного тока можно повышать и понижать.
Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.
Кроме трансформаторов, применяемых в системах передачи и распределения электроэнергии, промышленностью выпускаются трансформаторы: тяговые (для э. п. с), для выпрямительных установок, лабораторные с регулированием напряжения, для питания радиоаппаратуры и др. Все эти трансформаторы называют силовыми.
Трансформаторы используют также для включения электроизмерительных приборов в цепи высокого напряжения (их называют измерительными), для электросварки и других целей. Транс-
форматоры бывают однофазные и трехфазные, двух- и многообмоточные.
Рис. 212. Схема включения однофазного трансформатора
На рисунке мы видим железный сердечник, на который надеты две катушки. Создадим в одной из катушек электрический ток, присоединив её к генератору. Вторую катушку замкнём на электрическую лампочку. Когда в первой катушке идёт постоянный ток, лампа не горит. Если же ток в первой катушке переменный, то лампа, присоединённая ко второй катушке, где нет никакого генератора, загорается.
Две катушки, надетые на общий сердечник, — это простейший трансформатор. Переменный ток в первой катушке (она называется первичной обмоткой трансформатора) создаёт переменное магнитное поле. Переменное магнитное поле вызывает ток во второй катушке (во вторичной обмотке).
Тест 9 класс Генератор переменного тока. Трансформаторы | Тест по физике (9 класс): | Образовательная социальная сеть
Почему переменный ток используется чаще
Выше мы уже говорили о том, почему переменный ток в настоящее время используется чаще, чем постоянный. И все же, давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.
Споры о том, какой же ток в использовании лучше идет со времен открытий в области электричества. Существует даже такое понятие, как «война токов» — противоборство Томаса Эдисона и Николы Теслы за использование одного из видов тока. Борьба между последователями этих великих ученых просуществовала вплоть до 2007 года, когда город Нью-Йорк перевели на переменный ток с постоянного.
Самая главная причина, по которой переменный ток используется чаще – это возможность передавать его на большие расстояния с минимальными потерями . Чем больше расстояние между источником тока и конечным потребителем, тем больше сопротивление проводов и тепловые потери на их нагрев.
Для того, чтобы получить максимальную мощность необходимо увеличивать либо толщину проводов (и уменьшать тем самым сопротивление), либо увеличивать напряжение.
Исходя из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что использование переменного тока выгодно в больших сетях и при передаче электрической энергии на большие расстояния, а для точной и эффективной работы электронных приборов и для автономных устройств целесообразно использовать постоянный ток.
Какие существуют виды источников электрического тока?
Сколько электроэнергии потребляют бытовые приборы, способы вычисления, таблица
Как пользоваться мультиметром – измерение напряжения, силы тока и сопротивления
Передача информации
- сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
- мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
- частота, измеряемая в герцах (Гц).
