Принцип работы генератора переменного тока.
ВЫНУЖДЕННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ.
Вынужденные электромагнитные колебания.
Любые собственные колебания в реальной колебательной системе являются затухающими. Чтобы механические колебания были незатухающими, т.е. продолжались бесконечно долго, необходимо воздействие на эту систему периодической внешней силы (вспомните, как раскачиваются качели). За счёт работы внешней силы компенсируются потери энергии, связанные с работой сил трения, сопротивления. Такие колебания называются вынужденными.
Реальная электрическая цепь обладает сопротивлением, поэтому при прохождении тока в цепи выделяется теплота Джоуля-Ленца, которая рассеивается в окружающем пространстве. Это значит, что энергия электромагнитных колебаний уменьшается и колебания затухают. Чтобы колебания не затухали, необходимо эти потери энергии компенсировать. Компенсации энергии возможна за счёт действия внешней периодически изменяющейся ЭДС. В этом случае в электрической цепи возникают вынужденные электромагнитные колебания.
Под вынужденными электромагнитными колебаниями понимается периодические изменения тока в цепи по величине и направлению. Такой ток называется переменным.
Наиболее широкое применение нашёл синусоидальный переменный ток с частотой 50 Гц. Необходимая для получения переменного тока ЭДС вырабатывается генераторами переменного тока.
Принцип работы генератора переменного тока.
Устройство, преобразующее механическую энергию в энергию переменного электрического тока, называется генератором переменного тока.
Основная часть электроэнергии в настоящее время вырабатывается генераторами переменного тока.
В основу работы генератора переменного тока положено явление электромагнитной индукции.
Простейшей моделью генератора переменного тока является рамка, вращающаяся в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной магнитному полю.
При вращении рамки площадью S вокруг оси ОО' с постоянной угловой скоростью ω угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции изменяется по закону α = ωt. Следовательно, магнитный поток, пронизывающий рамку, изменяется со временем по закону Ф = BS cos ωt.
Изменение магнитного потока приводит появлению в рамке ЭДС электромагнитной индукции.
εi = - Ф't = BSω sin ωt
ЭДС индукции изменяется по синусоидальному закону.
Максимальное или амплитудное значение ЭДС
εmax = BSω
Если рамку замкнуть, то по рамке потечёт ток, величина которого также изменяется по синусоидальному закону.