Электрогенераторы

Физика > Электрогенераторы

 

Электрогенераторы отвечают за трансформацию механической энергии в электрическую. Катушка в магнитном поле вращается, индуцируя ЭДС.

Задача обучения

  • Разобраться в том, как электрогенераторы индуцируют ЭДС.

Основные пункты

  • Электрогенератор в магнитном поле вращает катушку, индуцируя ЭДС, заданную по формуле: ε = NABw sinωt.
  • Практически вся мощность для электрических сетей поступает от генераторов.
  • Двигатель вращается, если это делает и его вал.

Термины

  • Электродвижущая сила (ЭДС) – созданное батареей или магнитной силой напряжение, соответствующее закону Фарадея.
  • Турбина – любая из вращающихся машин, использующих кинетическую энергию непрерывного потока жидкости, чтобы активировать вал.

Электрогенератор – устройство для трансформации механической энергии в электрическую. Ему удается индуцировать ЭДС, когда катушка в магнитном поле совершает обороты. Генератор заставляет электрический заряд двигаться сквозь внешнюю электрическую цепь. Среди возможных источников механической энергии можно назвать паровой двигатель, воду в турбине или водяном колесе, двигатель внутреннего сгорания, сжатый воздух и т.д. Генератор – главный источник мощности для электрических сетей.

Современный генератор паровой турбины

Главная конструкция

Магнитная сила влияет на заряды в проводах, так как они перемещаются в магнитном поле. При вертикальных проводах заряды усиливаются параллельно проводнику, что вызывает ток. В верхнем и нижнем сегментах все же ощущается сила, перпендикулярная проволоке (не создает ток). В итоге, исследование боковых проводов поможет отыскать индуцированную ЭДС.

Движимая ЭДС = Bℓv, где скорость перпендикулярна магнитному полю. Здесь скорость расположена под углом θ к B, так что ее составляющая, перпендикулярная B и равна vsinθ.

Генератор с прямоугольной катушкой, совершающей обороты со стабильной угловой скоростью в условиях однородного магнитного поля. Заметьте, что генератор напоминает двигатель, только вал вращается, чтобы создать ток, а не наоборот

Если ЭДС индуцирована с каждой стороны, то ЭДС = Bℓvsinθ и обладают единой направленностью. Для общего ЭДС:

ε = 2Blvsinθ.

Эта формула подходит, но она не помогает взглянуть на ЭДС, как на временную функцию. Предположим, катушка совершает обороты со стабильной угловой скоростью ω. Угол θ связан с угловой скоростью как θ = ωt, поэтому:

ε = 2Blvsinωt.

Теперь линейная скорость v объединена с угловой как v = rω. Здесь r = w/2, так что v = (w/2)ω и:

ε = 2Bl ω/2 ωsinωt = (lω) Bωsinωt.

Отмечая, что область цикла равна A = ℓw и допускает N петель, находим:

Ε = NABw sinωt – ЭДС, индуцированная в катушке генератора. Не забывайте, что при вращении вала двигатель начинает функционировать как генератор.


Раздел Физика

Магнитный поток, индукция и закон Фарадея
Цепи переменного тока
Применение индукционных и электромагнитных волн
Магнитные поля и прогноз Максвелла

Космос | Лунный календарь | Знаки Зодиака | Натальная карта | Сонник | Телескопы
V-kosmose.com, 2014-2017 гг. Все права защищены.