а) В генераторах переменного тока напряжение обычно создаётся в неподвижной обмотке, а магнитное поле вращается (рис. 318). Почему появляется ток в обмотке, хотя она неподвижна? Почему обмотка надевается на сердечник из мягкой стали?
б) В каком случае легче вращать ротор генератора − когда внешняя цепь разомкнута или замкнута? Почему?
рис. 318
Ток в обмотке появляется в следствие пересечения обмотки линиями магнитного поля.
Обмотка надевается на сердечник из мягкой стали, т.к. стальной сердечник усиливает магнитное поле индуктора через обмотку.
Легче вращать ротор генератора тогда, когда внешняя цепь разомкнута. Механическая работа по вращению ротора генератора преобразуется в электрическую энергию. Кроме того, преодолеваются силы сопротивления. В разомкнутой цепи ток равен нулю, поэтому механическая работа совершается лишь против сил сопротивления. Кроме того, магнитное поле индукционного тока, которое возникает при замкнутой внешней цепи, не препятствует вращению рамки.
В генераторах переменного тока используется принцип электромагнитной индукции, открытый Фарадеем. Суть этого явления заключается в том, что электродвижущая сила (ЭДС) и, соответственно, электрический ток возникают в проводнике, когда магнитное поле, пронизывающее этот проводник, изменяется.
а) В данном случае:
Электромагнитная индукция: Когда магнитное поле вращается относительно неподвижной обмотки, магнитный поток через обмотку меняется во времени. Согласно закону Фарадея, изменение магнитного потока через обмотку приводит к появлению ЭДС, которая вызывает ток в обмотке.
Сердечник из мягкой стали: Обмотка устанавливается на сердечник из мягкой стали, чтобы улучшить магнитные свойства и увеличить магнитный поток. Мягкая сталь хорошо намагничивается и демагничивается, что позволяет эффективно проводить переменное магнитное поле и увеличивать индукцию в обмотке.
б) Вращение ротора:
Разомкнутая цепь: Когда внешняя цепь разомкнута, ток в обмотке отсутствует, и, следовательно, нет сил сопротивления Лоренца, которые препятствуют вращению ротора. Поэтому вращать ротор легче.
Замкнутая цепь: Когда внешняя цепь замкнута, индуцированный ток создает собственное магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся магнитным полем. Это взаимодействие приводит к возникновению сил, противоположных движению ротора, что делает его вращение более трудным. Это явление известно как противодействие (или противо−ЭДС) в генераторах.
Таким образом, легче вращать ротор, когда внешняя цепь разомкнута, поскольку отсутствует противодействие току.
Пожауйста, оцените решение
