8-й класс онлайн читать: 2023 Физика Перышкин Учебник §61 (Способы получения электрической энергии). Цитаты из пособия «Перышкин, Иванов: Физика. 8 класс. Базовый уровень. Учебник (3-е изд.) ФГОС» использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения, а также для дистанционного обучения в период невозможности посещения образовательного учреждения.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
§ 61. Способы получения
электрической энергии.
Электрическая энергия (электроэнергия), широко применяемая в жизни современного человека, не существует в природе в готовом для масштабного использования виде. Её производят на электростанциях, где различные виды энергии преобразуются в электрическую. Главным элементом большинства электростанций являются генераторы. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции.
Рассмотрим ещё раз получение индукционного тока в катушке с помощью перемещения относительно неё постоянного магнита (см. рис. 164, а). Но теперь будем периодически двигать магнит вверх и вниз в течение нескольких секунд. Мы увидим, что при этом стрелка гальванометра отклоняется от нулевого деления шкалы то в одну, то в другую сторону. Это говорит о том, что сила индукционного тока в катушке и направление этого тока периодически меняются.
Вопросы на стр.223
- 1. Какой электрический ток называют переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
- 2. Где используют переменный электрический ток?
- 3. Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора.
❓ Рассмотрите рисунок 175. Замкнём ключ К1, оставив ключ К2 разомкнутым. Почему рамка начинает вращаться? Разомкнём ключ К1, замкнём ключ К2 и приведём рамку во вращение. Почему лампочка загорается? Изменяется ли направление тока, протекающего через лампочку?
ОТВЕТЫ на вопросы параграфа 61
№ 1. Какой электрический ток называют переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
ОТВЕТ: Переменным током называют электрический ток, который периодически меняется со временем по величине и направлению.
Простой опыт для получения переменного тока:
1. Возьмите катушку и подключите её к гальванометру.
2. Поднесите к катушке постоянный магнит.
3. Начните периодически двигать магнит вверх и вниз относительно катушки.
4. Наблюдайте за стрелкой гальванометра: она будет отклоняться то в одну, то в другую сторону, что свидетельствует о возникновении переменного тока в катушке.
Этот опыт демонстрирует явление электромагнитной индукции, лежащее в основе работы генераторов переменного тока.
№ 2. Где используют переменный электрический ток?
ОТВЕТ: Переменный электрический ток широко используется в различных сферах благодаря простоте его генерации, передачи на большие расстояния и преобразования. Основные области применения:
1. Бытовое использование
— Освещение (лампы, светильники).
— Бытовая техника (холодильники, стиральные машины, телевизоры, компьютеры).
— Розеточные сети (питание электроприборов).
2. Промышленность
— Электродвигатели (станки, конвейеры, насосы, вентиляторы).
— Промышленные печи (индукционные, дуговые).
— Сварочное оборудование (переменный ток используется в некоторых типах сварочных аппаратов).
3. Энергетика и передача электроэнергии
— Линии электропередач (ЛЭП) — переменный ток эффективно передаётся на большие расстояния с малыми потерями.
— Трансформаторы — позволяют изменять напряжение для передачи и распределения электроэнергии.
4. Транспорт
— Электрифицированные железные дороги (электровозы, метро, трамваи).
— Зарядные станции для электромобилей (многие используют переменный ток).
5. Альтернативная энергетика
— Ветровые и солнечные электростанции часто вырабатывают переменный ток либо преобразуют постоянный в переменный для подачи в сеть.
В России и большинстве стран стандартная частота переменного тока в сетях — 50 Гц (ток меняет направление 100 раз в секунду). В некоторых странах (например, США, Япония) используется 60 Гц.
Таким образом, переменный ток — основа современной электроэнергетики и электротехники.
№ 3. Расскажите об устройстве и принципе действия промышленного генератора.
ОТВЕТ: Промышленные генераторы преобразуют механическую энергию (вращение турбины) в электрическую за счёт явления электромагнитной индукции. Основные элементы и принцип работы рассмотрим ниже.
1. Основные компоненты генератора.
1.1. Статор (неподвижная часть). Выполнен в виде цилиндрического корпуса из стали. Внутри содержит пазы с обмотками из медного провода. При изменении магнитного потока в этих обмотках индуцируется переменный ток.
1.2. Ротор (вращающаяся часть). Представляет собой электромагнит (сердечник с обмоткой, через которую пропускают постоянный ток). Создаёт магнитное поле, которое вращается вместе с ротором. В мощных генераторах вместо постоянных магнитов используют электромагниты (для увеличения мощности).
1.3. Турбина (привод ротора). Ротор вращается за счёт механической энергии от:
— Паровой турбины (ТЭС, АЭС).
— Водяной турбины (ГЭС).
— Газовой турбины или ветрового колеса (в альтернативной энергетике).
2. Принцип работы генератора
-
Ротор вращается (например, от турбины).
-
Магнитное поле ротора также вращается, пересекая обмотки статора.
-
Магнитный поток, пронизывающий витки статора, периодически изменяется.
-
По закону электромагнитной индукции (Фарадея) в обмотках статора возникает переменная ЭДС.
-
Подключённая внешняя цепь (электросеть) замыкается, и в ней течёт переменный ток.
Почему ток переменный?
— При вращении ротора направление магнитного потока через обмотки меняется (то в одну, то в другую сторону).
— Это приводит к периодическому изменению направления тока (50 раз в секунду для стандартной частоты 50 Гц).
3. Пример промышленного генератора (ГЭС). На гидроэлектростанциях применяют гидрогенераторы:
— Ротор соединён с водяной турбиной.
— Статор имеет мощные обмотки, рассчитанные на высокие токи.
— Вода вращает турбину → ротор → создаётся переменное магнитное поле → в статоре генерируется ток.
4. Отличия от генератора постоянного тока
| Характеристика | Генератор переменного тока | Генератор постоянного тока |
|---|---|---|
| Тип тока на выходе | Переменный (меняет направление) | Постоянный (однонаправленный) |
| Конструкция | Статор с обмотками, ротор-электромагнит | Коллектор и щётки для выпрямления |
| Применение | Электросети, промышленность | Зарядка аккумуляторов, некоторые двигатели |
Вывод. Промышленный генератор работает за счёт вращения ротора в магнитном поле, что вызывает индукцию переменного тока в обмотках статора. Такие генераторы — основа энергосистем, обеспечивающих электричеством города и предприятия.
При замыкании ключа К1 и разомкнутом ключе К2 рамка начинает вращаться из-за взаимодействия магнитного поля, создаваемого током в рамке, с внешним магнитным полем. На рамку действует вращающий момент силы Ампера. При размыкании ключа К1 и замыкании ключа К2, когда рамка приводится во вращение, лампочка загорается из-за возникновения в рамке индукционного тока. Вращение рамки в магнитном поле приводит к изменению магнитного потока через рамку, что, согласно закону электромагнитной индукции, вызывает появление ЭДС индукции и, следовательно, индукционного тока. Этот ток и заставляет лампочку светиться. Да, направление тока, протекающего через лампочку, изменяется. Поскольку рамка вращается, то магнитный поток через нее то увеличивается, то уменьшается, что приводит к изменению направления ЭДС индукции и, соответственно, тока в цепи.
Вы смотрели: 2023 Физика Перышкин Учебник §61 онлайн читать. Цитаты из пособия «Перышкин, Иванов: Физика. 8 класс. Базовый уровень. Учебник (3-е изд.) ФГОС» использованы в учебных целях.
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ учебника
