Получение переменного электрического тока. Трансформатор. Получение электрического токаПроцесс получения электрического токаПеременный и постоянный ток. Общие понятия
Постоянный ток - это электрический ток, который не изменяет своего направления с течением времени. Переменный ток - с течением времени в определенной закономерности изменяет как свою величину, так и направление. Причем данные изменения повторяются через определенные промежутки времени - то есть они периодичны.
Переменный и постоянный ток в электроустановках Для трехфазной электрической сети характерен переменный ток. Протекание переменного тока по проводникам обуславливается наличием источника переменной электродвижущей силы (ЭДС), изменяющей свою величину, как по величине, так и по направлению. В данном случае изменение величины и направления ЭДС осуществляется по закону синуса, то есть график изменения переменного тока во времени - это синусоида. Источником синусоидальной ЭДС является генератор переменного тока. Практически все электрооборудование электроустановок и промышленных предприятий питается от сети переменного тока, так как это наиболее целесообразно и имеет множество плюсов. Но есть и некоторое оборудование, которое работает от сети постоянного тока (или некоторые его части): синхронный двигатель, электромагнитный привод элегазового выключателя, двигатель постоянного тока и другие. Для того чтобы преобразовать переменный ток в постоянный ток (необходимый для питания вышеуказанного электрооборудования) используют выпрямители. Процесс получения электрического тока Выработка трехфазного тока начинается на электростанции, где генератор превращает какой-либо вид энергии в переменный ток. После многочисленных преобразований в распределительной и передающей сети, получаемая мощность преобразуется в стандартное напряжение, подаваемое в дома и офисы. В Европе стандартом такого напряжения является 230 вольт, а в Северной Америке – 120 вольт.Для подачи электричества потребителю используют понижающие трансформаторы. Выходной контакт трансформатора, как правило, подключается к энергосистеме с помощью трех проводов под напряжением. Они присоединены к одному возвратному заземлению. Такой тип соединения называется звездообразным. Применение Трехфазный ток обычно не подается в жилые дома. Однако когда это происходит, главный распределительный щит понижает напряжение до нормального уровня. Большинство домашних приборов используют однофазное напряжение ввиду меньшей опасности для человека. Трехфазное питание является наиболее распространенным в промышленных установках или там, где необходима большая мощность для работы тяжелой техники, хотя есть и исключения. Вращающиеся электродвигатели являются наиболее частыми потребителями трехфазного тока. Трехфазный асинхронный двигатель сочетает в себе высокую эффективность, простой дизайн и большой пусковой момент. Промышленные вентиляторы, воздуходувки, насосы, компрессоры и многие другие виды оборудования обычно используют этот тип электродвигателя. Другие системы, которые могут использовать трехфазное питание, включают в себя оборудование для кондиционирования воздуха, электрические котлы и выпрямительные системы, используемые для преобразования переменного тока в постоянный. В то время как большинство устройств, работающих на трехфазном токе, довольно громоздкие, есть примеры очень маленьких двигателей. К их числу относятся компьютерные кулеры, которые питаются от такого типа напряжения. Встроенный инвертор внутри вентилятора преобразует постоянный ток в трехфазный переменный. Это сделано для уменьшения шума, так как крутящий момент в трехфазном двигателе очень небольшой.Кроме того, постоянный ток используется для передачи по высоковольтным линиям больших мощностей электрической энергии. В этом случае при передаче электрической энергии на большие расстояния электрические потери значительно меньше, чем при той же передаче на переменном токе.
poisk-ru.ru что это и как получить
Постоянный электрический ток можно получить от батарейки или другого источника тока. В таком случае мы будем иметь ток, текущий все время в одном направлении от положительного полюса источника к отрицательному. Некоторые электроприборы питаются постоянным током, однако большинство потребляет переменный ток. Что такое переменный токВ электрических розетках у нас в квартирах тоже течет переменный ток. Мы знаем, что переменный ток это ток, который регулярно меняет свое направление. То есть в случае переменного тока у нас не будет положительного полюса источника и отрицательного. Как же получают переменный ток? В самом деле, в нашей стране используют ток частотой 50 Гц, то есть, направление такого тока меняется 50 раз в секунду. Не крутят же на электростанциях с такой скоростью батарейки или иные источники постоянного тока. Очевидно, что ток получают каким-то другим способом. Интересно, каким? Тогда разберемся. Получение переменного электрического тока возможно благодаря использованию явления электромагнитной индукции. Это явление заключается в том, что при изменении магнитного потока, пронизывающего замкнутый проводящий контур, в контуре возникает электрический ток. Как получить переменный токПомните опыты с вдвиганием и выдвиганием магнита внутрь катушки, подключенной к гальванометру? Гальванометр показывал противоположное значение тока в зависимости от того, куда двигался магнит внутрь или наружу катушки. Вот на этом и основано получение переменного тока в электромеханических индукционных генераторах. Генератор состоит из двух основных частей подвижной и неподвижной. Неподвижная часть называется статором, а подвижная ротором. Статор представляет собой большой цилиндр, в котором проложены толстые медные провода. Внутри статора вращается ротор, который представляет собой большой магнит, чаще всего это электромагнит. При вращении ротора меняется создаваемое им магнитное поле, и магнитный поток, пронизывающий провода, изменяется. При этом магнит оказывается попеременно повернутым к контуру то одним, то другим полюсом, вследствие чего создаваемый ток периодически меняет свое направление. Для вращения ротора используют механическую энергию. Это может быть или тепловая энергия, как например, на дизельных и угольных электростанциях, либо же энергия воды и ветра, как например, на гидроэлектростанциях и ветряках. Так механическая энергия преобразуется в электрическую и подается потребителю. Нетрудно догадаться, что получение электричества с помощью воды и ветра является намного более выгодным делом, чем, если на это приходится тратить топливо. К тому же такой процесс экологически намного чище. Поэтому задачей человека в наше время является максимальный переход на получение электроэнергии от возобновляемых источников. Это поможет как снизить стоимость электричества для конкретного потребителя, то есть для нас с вами, так и сохранить природную чистоту. Такая потребность становится все более очевидной в последнее время. Нужна помощь в учебе? Предыдущая тема: Явление электромагнитной индукции: опыт Фарадея, выводы Следующая тема:   Электромагнитное поле: меняющиеся магнитные и электрические поля www.nado5.ru Переменный электрический ток.Лекция №5 Переменным называется ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени Т. В области производства, передачи и распределения электрической энергии переменный ток имеет по сравнению с постоянным, два основных преимущества: 1) возможность (при помощи трансформаторов) просто и экономично повышать и понижать напряжение, это имеет решающее значение для передачи энергии на большие расстояния. 2) большую простоту устройств электродвигателей, а следовательно, и их меньшую стоимость.
Значение переменной величины (тока, напряжения, ЭДС) в любой момент времени t называется мгновенным значением и обозначается строчными буквами (ток i, напряжение u, ЭДС – е). Наибольшее из мгновенных значений периодически изменяющихся токов, напряжений или ЭДС, называются максимальными или амплитудными значениями и обозначаются прописными буквами с индексом «м» (Iм, Uм). Наименьший промежуток времени, по прошествии которого мгновенные значения переменной величины (ток, напряжение, ЭДС) повторяется в той же последовательности, называется периодом Т, а совокупность изменений, происходящих в течение периода, - циклом. Величина обратная периоду называется частотой и обозначается буквой f. , т.е. частота – число периодов за 1 секунду. Единица частоты 1/сек – называется герц (Гц). Более крупные единицы частоты – килогерц (кГц) и мегагерц (МГц).
Получение переменного синусоидального тока.Переменные токи и напряжения в технике стремятся получить по простейшему периодическому закону – синусоидальному. Т. к. синусоида – единственная периодическая функция, имеющая подобную себе производную, в результате чего во всех звеньях электрической цепи форма кривых напряжений и токов получается одинаковой, чем значительно упрощаются расчеты. Для получения токов промышленной частоты служат генераторы переменного тока в основе работы которых лежит закон электромагнитной индукции, согласно которому при движении замкнутого контура в магнитном поле в нем возникает ток. Схема простейшего генератора переменного тока
Генераторы переменного тока большой мощности, рассчитанные на напряжения 3 – 15 кв, выполняются с неподвижной обмоткой на статоре машины и вращающимся электромагнитом-ротором. При такой конструкции легче надежно изолировать провода неподвижной обмотки и проще отвести ток во внешнюю цепь. Одному обороту ротора двухполюсного генератора соответствует один период переменной ЭДС, наведенной на его обмотке. Если ротор делает n оборотов в минуту, то частота индуктированной ЭДС . Т.к. при этом угловая скорость генератора , то между ней и частотой, наведенной ЭДС существует соотношение. Фаза. Сдвиг фаз.
Предположим, что генератор имеет на якоре два одинаковых витка, сдвинутых в пространстве. При вращении якоря в витках наводятся ЭДС одинаковой частоты и с одинаковыми амплитудами, т.к. витки вращаются с одинаковой скоростью в одном и том же магнитном поле. Но вследствие сдвига витков в пространстве ЭДС достигают амплитудных знамений неодновременно. Если в момент начала отсчета времени (t=0) виток 1 расположен относительно нейтральной плоскости под углом , а виток 2 под углом. То наведенная в первом витке ЭДС:, а во втором: В момент отсчета времени:
Электрические углы иопределяющие значения ЭДС в начальный момент времени, называетсяначальными фазами. Разность начальных фаз двух синусоидальных величин одной частоты называется углом сдвига фаз.
Если две синусоидальные величины одновременно достигают своих амплитудных и нулевых значений, то говорят, что величины совпадают по фазе . Если угол сдвига фаз синусоидальных величин равен 1800, то говорят, что они изменяются впротивофазе. studfiles.net Получение и передача переменного электрического тока. 9 класс. Физика. - Объяснение нового материала.Комментарии преподавателяРассмотрим ещё раз получение индукционного тока в катушке с помощью перемещения относительно неё постоянного магнита. Но теперь будем периодически двигать магнит вверх и вниз в течение нескольких секунд. Мы увидим, что при этом стрелка гальванометра отклоняется от нулевого деления то в одну, то в другую сторону. Это говорит о том, что модуль силы индукционного тока в катушке и направление этого тока периодически меняются.
В осветительной сети наших домов и во многих отраслях промышленности используется именно переменный ток. В настоящее время для получения переменного тока используют в основном электромеханические индукционные генераторы, т. е. устройства, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Индукционными они называются потому, что их действие основано на явлении электромагнитной индукции.
Генератор переменного тока: а — внешний вид; б — общий вид на электростанции вместе с паровой турбиной, приводящей ротор генератора во вращение Неподвижная часть генератора, аналогичная контуру, называется статором, а вращающаяся, т. е. магнит, —ротором. В мощных промышленных генераторах вместо постоянного магнита используется электромагнит. Статор промышленного генератора представляет собой стальную станину цилиндрической формы (станина — это основная несущая часть машины, на которой монтируются различные рабочие узлы, механизмы и пр.). Во внутренней его части прорезаются пазы, в которые витками укладывается толстый медный провод. В витках и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока. Магнитное поле создаётся ротором (рис. а). Он представляет собой электромагнит: на стальной сердечник сложной формы надета обмотка, по которой протекает постоянный электрический ток. Ток к этой обмотке подводится через щётки и кольца от постороннего источника постоянного тока.
Рис. Схема генератора переменного тока На рисунке б приведена схема генератора переменного тока. Штрихами показано примерное расположение линий индукции магнитного поля ротора. При вращении ротора какой-либо внешней механической силой создаваемое им магнитное поле тоже вращается. При этом магнитный поток, пронизывающий витки обмотки статора, периодически меняется, в результате чего в них индуцируется переменный ток. На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях — с помощью водяной турбины. На рисунке а изображён внешний вид мощного гидрогенератора, а на рисунке б схематично показано его устройство, где цифрой 1 обозначен статор, цифрой 2 — ротор, а цифрой 3 — водяная турбина.
Рис. Внешний вид и устройство мощного гидрогенератора Ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока, вырабатываемого генератором при данной скорости вращения ротора. Поскольку скорость вращения водяных турбин обычно невелика, то для создания тока стандартной частоты используют многополюсные роторы. Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети в России и многих других странах, равна 50 Гц. Это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течёт в одну сторону и 50 раз в другую. В некоторых странах (например, США) стандартная частота переменного тока равна 60 Гц.
Современные высоковольтные ЛЭП Сила тока, вырабатываемого генераторами переменного тока, меняется со временем по гармоническому закону (т. е. по закону синуса или косинуса). На рисунке показан график изменения силы тока i со временем t.
Рис. График зависимости силы переменного тока от времени Для передачи электроэнергии от электростанций в места её потребления служат линии электропередачи (ЛЭП). Чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии Q тратится на нагревание проводов и тем меньше доходит до потребителя: Eпотребляемая = Eгенерируемая - Q Уменьшение потерь электроэнергии при её передаче от электростанций к потребителям является важной задачей экономики. Из закона Джоуля—Ленца (Q = I2Rt) следует, что уменьшить потери можно за счёт уменьшения сопротивления R проводов и силы тока I в них (что более эффективно, поскольку при уменьшении I в n раз Q уменьшается в n2 раз). Сопротивление проводов будет тем меньше, чем больше площадь S их поперечного сечения и чем меньше удельное сопротивление ρ металла, из которого они изготовлены (так как R = ρl/S). Провода делают из меди или алюминия, так как среди относительно недорогих металлов они обладают наименьшим удельным сопротивлением. Увеличивать толщину проводов экономически невыгодно (ввиду увеличения расхода металла) и неудобно (из-за трудностей при их подвеске). Поэтому существенного снижения потерь Q можно добиться только за счёт уменьшения силы тока I. Но при этом необходимо во столько же раз увеличить получаемое от генератора напряжение U, чтобы не снижать мощность тока Р (так как Р = UI1). Без такого преобразования силы тока и напряжения передача электроэнергии на большие расстояния становится невыгодной из-за существенных потерь. Решение этой важнейшей технической задачи стало возможным только после изобретения трансформатора — устройства, предназначенного для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока.
Павел Николаевич Яблочков (1847—1894) Русский электротехник и изобретатель. Изобрёл дуговую лампу («свеча Яблочкова»), сконструировал первый генератор переменного тока, трансформатор, сделал изобретения в области электрических машин и химических источников тока Трансформатор был изобретён в 1876 г. русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым. В основе его работы лежит явление электромагнитной индукции. На рисунке а показан внешний вид трансформатора, а на рисунке б схематично изображены его основные части. Обратите внимание на то, что число витков в обмотках различно: в данном случае N2 > N1. Протекающий в первичной обмотке переменный ток создаёт (главным образом в сердечнике) переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает переменное электрическое поле. В результате действия этого поля на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U2.
Рис. Внешний вид и схема устройства повышающего трансформатора Величина U2 определяется из соотношения:
Значит, при N2 > N1 трансформатор будет повышающим (так как U2 > U1), а при N2 < N1 — понижающим (в данном случае U2 < U1). Теперь вернёмся к вопросу о передаче электроэнергии от электростанции к месту её потребления. Напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 25 кВ. А для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до нескольких сотен киловольт (в большинстве случаев оно не превышает 750 кВ), и под таким напряжением подаётся в ЛЭП. Поскольку такое высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 или 220 В, а затем — на предприятия или в жилые дома.
Схема передачи электроэнергии от электростанции к потребителю Трансформаторы нашли широкое применение в быту. Например, при подзарядке сотового телефона имеющийся в зарядном устройстве трансформатор понижает напряжение, полученное из осветительной сети и равное 220 В, до 5,5 В, пригодного для телефона. В телевизоре имеется несколько трансформаторов (как понижающих, так и повышающих), поскольку для питания различных его узлов требуется напряжение от 1,5 В до 25 кВ.
Внешний вид силового масляного трансформатора Домашнее задание.
Задание 1. Ответь на вопросы.
Задание 2. Реши ребус.
К занятию прикреплен файл «Это интересно!». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время. Использованные источники: http://www.tepka.ru/fizika_9/42.html www.kursoteka.ru Электрический ток. Получение электричества трением1. Получение электричества трением Впервые электрический ток был получен искусственным путем около 2500 лет назад. Было замечено, что кусок янтаря, потертый о мех или шерсть, приобретает особые свойства, выражающиеся в том, что он начинает притягивать к себе очень легкие предметы (кусочки волос, пробки и т. д.) В то время никто еще не знал об электрическом токе, и только впоследствии указанное выше явление было объяснено наличием в телах электричества, название которого произошло от греческого слова электрон, что значит янтарь, в котором эти явления были обнаружены прежде всего. Вопросам исследования электрических явлений, наблюдающихся в природе (молния), много внимания посвятил великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов. Опытным путем он доказал существование электричества в воздухе, окружающем земной шар. Им же было дано объяснение причин появления электричества в облаках, возникновения молнии и предложено применение металлических шестов — «громоотводов».  Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765) Простейший опыт получения электричества мы можем воспроизвести и сейчас, если потрем эбонитовую (эбонит—каучук с большим содержанием серы) палочку о кусок сукна или меха. Поднося после этого эбонитовую палочку к мелким кусочкам бумаги, волоса, заметим, что они будут притянуты к ней. Если же к натертой палочке поднести в темноте палец, то будет заметна маленькая искра и слышен характерный треск. Кроме эбонита, такие же свойства обнаруживают стекло, сургуч и другие материалы. Эти свойства тел называются электрическими, а сами тела, находящиеся в таком состоянии, — наэлектризованными. Необходимо отметить, что при трении электризуются вообще все тела, но некоторые из них, как эбонит, стекло, сургуч,можно при трении держать непосредственно рукой, в то время как другие тела (главным образом металлы) необходимо закреплять на стеклянной или эбонитовой подставке, иначе присутствие электричества на них обнаружено не будет. electrotechneka.narod.ru Получение переменного электрического тока. ТрансформаторЯвление электромагнитной индукции, открытое Фарадеем, оказало определяющее влияние на всё дальнейшее развитие технической цивилизации. Один из великих учёных девятнадцатого века Герман Гельмгольц говорил, что «до тех пор, пока люди пользуются благами электричества, они всегда будут с благодарностью вспоминать имя Фарадея». Рассмотрим ещё раз получение индукционного тока при помощи рамки и подковообразного магнита. Как вы помните, при вращении рамки в однородном магнитном поле, в ней возникает индукционный ток. При этом стрелка гальванометра отклоняется то в одну то во вторую сторону. Это свидетельствует о том, что направление индукционного тока, как и его сила, непрерывно меняются от своего наибольшего значения, когда рамка с током расположена вдоль линий магнитной индукции, до нуля, когда плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции. Если в качестве индикатора использовать не гальванометр, а, например, осциллограф, и повторить эксперимент, то при вращении рамки в магнитном поле осциллограф запишет все изменения тока. Нетрудно увидеть, что ток, возникающий в рамке, изменяется синусоидально. Так вот, ток, периодически меняющийся со временем как по модулю, так и по направлению, называется переменным током. Именно переменный ток используется в настоящее время в осветительной сети наших домов, а также во многих отраслях промышленности. Рассмотренный нами опыт представляет собой пример работы простейшего генератора электрического тока. В настоящее время переменный ток получают в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую. Индукционными они называются потому, что их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Только в этих генераторах вращается не обмотка, в которой индуцируется переменный ток, а электромагнит. Вращающаяся часть генератора называется ротором и является источником магнитного поля. Ротор располагается внутри стальной станины цилиндрической формы, называемой статором. Во внутренней части статора имеются специальные пазы, в которые укладывается медный провод в виде витков. При вращении ротора в этих витках индуцируется переменный ток. Ротор также имеет сложную форму и представляет собой стальной сердечник с навитой на него обмоткой, по которой протекает постоянный электрический ток. Создаваемое этим током магнитное поле вращается вместе с ротором. Ротор генератора вращается при помощи какого-либо двигателя: на тепловых электростанциях с помощью паровой турбины, в небольших переносных генераторах — при помощи двигателя внутреннего сгорания, а на гидроэлектростанциях — с помощью гидротурбины. Обратите внимание на то, что ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Дело в том, что на современных гидроэлектростанциях падающая вода вращает вал электрогенератора с частотой один — два оборота в секунду. Таким образом, если бы якорь генератора имел только одну обмотку, то получался бы переменный ток частотой 1—2 Гц. А стандартная частота переменного тока, используемого в электрических сетях России и странах Европы, равна 50 Гц. Кстати, это означает, что примерно через каждые 0,02 секунды направление тока меняется на противоположное. Такая частота переменного тока была выбрана с участием русского учёного Михаила Осиповича Доливо-Добровольского. Однако, например, в США по рекомендации известного сербского учёного Николы Тесла, стандартная частота переменного тока равна 60 Гц. Поэтому для получения переменного тока промышленной частоты якорь должен содержать несколько обмоток, позволяющих увеличить частоту вырабатываемого тока до необходимой величины. И так, электрическую энергию производят на электростанциях. А для её передачи потребителям, часто находящимся очень далеко от станции, строят линии электропередач. Но при передаче электроэнергии неизбежны потери, связанные с нагреванием проводов: чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии тратится на нагревание проводов и тем меньше её доходит до потребителя. Потери на нагревание определяются законом Джоуля-Ленца: Из него следует, что уменьшить потери можно двумя способами: это либо уменьшить сопротивление проводов, либо уменьшить силу тока в них. Из восьмого класса вы знаете, что сопротивление будет тем меньше, чем больше площадь поперечного сечения проводника, и чем меньше его длина и удельное сопротивление металла, из которого он изготовлен. Уменьшить длину проводов не предоставляется возможным. Из относительно недорогих металлов наименьшим удельным сопротивлением обладает медь и алюминий, из которых собственно и делают провода. Увеличивать же толщину проводов экономически невыгодно, так как это ведёт к перерасходу дорогостоящего цветного металла. Следовательно, снижение потерь можно добиться только за счёт уменьшения силы тока. Но, чтобы не снижать мощности тока, уменьшение силы тока возможно только при увеличении напряжения. Так, например, электроэнергия Волжской ГЭС передаётся в Москву при напряжении около 500 кВ, а от Саяно-Шушенской ГЭС — при напряжении около 750 кВ. Хотя на самих электростанциях генераторы вырабатывают электрическую энергию при напряжениях, не превышающих 20 кВ. Без такого преобразования силы тока и напряжения передача электроэнергии на большие расстояния становится невыгодной из-за существенных потерь. Решение этой важнейшей технической задачи стало возможным только после изобретения трансформатора — устройства, служащего для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте. Первый трансформатор был изобретён в тысяча восемьсот семьдесят шестом году русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым для питания изобретённых им же электрических свечей — нового в то время источника света. Простейший трансформатор представляет собой две изолированные друг от друга катушки (их ещё называют обмотками), намотанные на общий замкнутый сердечник. По одной из обмоток (первичной) пропускается преобразуемый переменный ток, а вторичная обмотка соединяется с потребителем. Обратите внимание, что число витков в обмотках отличаются. Протекающий по первичной обмотке переменный ток, создаёт в замкнутом сердечнике магнитное поле. Для уменьшения потерь энергии, сердечник ламинируют, то есть изготавливают из тонких, изолированных друг от друга пластин. Изолирующее покрытие пластин ограничивает индукционные токи в пределах каждого слоя, что заметно снижает силу индукционного тока. Таким образом, сердечник концентрирует магнитное поле так, что магнитный поток существует практически только внутри него и одинаков во всех его сечениях. Этот магнитный поток возбуждает ток самоиндукции в каждом витке первичной катушки. Этот же магнитный поток пронизывает витки вторичной катушки и создаёт в каждом её витке индукционный ток. В результате на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение. Значение этого напряжения определяется коэффициентом трансформации. Коэффициентом трансформации называется отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. В старших классах будет показано, что коэффициент трансформации можно определить и как отношение входного и выходного напряжений. Как видно из формулы, в зависимости от числа витков в обмотках, коэффициент трансформации может быть меньше или больше единицы. В зависимости от этого различают повышающий трансформатор и понижающий… Закрепления материала. Но вернёмся к вопросу о передаче электроэнергии от электростанции к месту её потребления. Как мы говорили ранее, напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 20 кВ. А для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, а затем подаётся в линии электропередач. Поскольку очень высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 В или 220 В, а затем — на предприятия или в жилые дома. videouroki.net Электрический токЭлектрический токЭлектрический ток представляет собой упорядоченное движение всех находящихся в данном проводнике свободных электронов в каком-нибудь общем для них направлении. Прохождение электрического тока по проводникам можно уподобить протеканию жидкостей по трубам. Как жидкости всегда текут от областей большего давления к меньшему, так и общее движение электронов в проводнике возможно лишь от более высокого потенциала к более низкому. Для образования электрического тока необходимо наличие разности потенциалов (или электродвижущей силы), заставляющей все свободные электроны двигаться всегда в сторону положительного потенциала. Подобно тому, как напор воды в трубах может быть создан насосами многих систем (либо разностью уровней), электродвижущую силу можно получать различными способами. Исторически первым способом получения электрического тока было использование электродвижущей силы образующейся при некоторых химических реакциях. Химические источники тока применяются весьма широко и в наше время в виде гальванических элементов и аккумуляторов. Электродвижущая сила может быть создана также механическим путем с помощью динамомашин и генераторов, причем наибольшее количество электроэнергии во всем мире создается именно таким образом. Из других средств получения электродвижущей силы (сокращенно ее обозначают э. д. с.) следует упомянуть термоэлементы, фотоэлементы, пьезоэлементы и еще не разработанные до широкого практического применения, но уже используемые в отдельных случаях атомные элементы и батареи, э. д. с. которых обеспечивается явлениями радиоактивного распада некоторых веществ. Очень слабые э. д. с. вырабатываются и в живых организмах. В медицине, например, применяется аппаратура для измерений электродвижущих сил, связанных с сердечной деятельностью (кардиографы) или функциями мозга (энцефалографы). Все антенны радиоприемников тоже являются устройствами для получения электродвижущих сил, наводимых проносящимися в пространстве электромагнитными волнами. Наконец, э. д. с. имеются и в свободной атмосфере, причем диапазон их величин огромен, если учесть грозовые явления. Среди разнообразных видов электрического тока наиболее простым является постоянный ток, с которого обычно начинают изучение основных законов электротехники. Постоянным называется ток, не изменяющийся по силе со временем или изменяющийся весьма медленно и при этом протекающий по проводнику всегда в одном и том же направлении. Так же, как поток воды в трубах может быть создан быстрым или медленным ее движением, электрический ток образуется общим перемещением свободных электронов внутри проводников с различными скоростями. Необходимо отметить, что средняя скорость этого движения вовсе не так велика, как обычно считают. Поскольку число атомов и связанное с этим количество свободных электронов в проводниках весьма велики, обычные электрические токи вызываются передвижениями всей массы наполняющих проводники электронов со скоростями от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров в секунду. Чем выше электродвижущая сила, вызывающая прохождение тока по одному и тому же проводнику, тем быстрее движутся электроны и тем большее количество их в единицу времени проходит через поперечное сечение проводника, несущего ток. Различие между скоростью передачи сигналов (или, что то же самое, передачи энергии) с помощью электротока и скоростью движения электронов нетрудно уяснить, если обратиться к примерам из гидравлики. На рис. 3 показана гидравлическая модель с трубой, часть жидкости в которой подкрашена. Если, наблюдая за окрашенным участком, открывать и закрывать имеющийся внизу кран, то воздействие крана будет передаваться окрашенному участку почти мгновенно: он сразу же начнет двигаться вниз при открытом кране и моментально остановится, если кран закрыть. Однако если открыть кран надолго, потребуется довольно длительное ожидание, чтобы из него потекла, наконец, окрашенная вода. Так и в электрических цепях, например в цепи электролампочки, ток начинает проходить и лампочка дает свет практически одновременно со щелчком выключателя, однако именно те электроны, которые первыми прошли через замкнувшийся контакт выключателя в зависимости от длины проводки дойдут до лампочки лишь через многие десятки секунд. При переменном токе эти электроны вообще никогда до лампочки не доходят. Для измерения силы тока служит единица, называемая ампером (а). При токе силою в один ампер за каждую секунду через поперечное сечение проводника в любом его месте проходит один кулон электричества (или 6,3Х1018 электронов). Это определение записывается в виде такой формулы:
где I — сила постоянного тока в амперах, Q —число кулонов протекшего через проводник заряда, а T—число потребовавшихся для этого секунд. В практике встречаются токи как очень больших величин, измеряемые многими тысячами и даже миллионами ампер, так и весьма слабые токи, составляющие миллионные и миллиардные доли ампера. Для измерения слабых токов применяют ставшие употребительными единицы: миллиампер (ма)=10-3 а и микроампер (мка) = 10-6 а.
Рис. 3. Труба с подкрашенным участком жидкости. Смотрите такжеaerologiya.ru |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Электрический ток - движение заряженных частиц по проводнику в определенном направлении. Точнее это величина, которая показывает, сколько заряженных частиц прошло через проводник за единицу времени. Если за одну секунду через поперечное сечение проводника прошло количество заряженных частиц величиной в один кулон, то по данному проводнику течет ток величиной в один ампер (обозначение силы тока в соответствии с международной системой СИ). Величину электрического тока (количество ампер) называют силой тока. В зависимости от изменения величины во времени ток бывает постоянным и переменным.
