Одержання змінного струму(Мал.2). Тема: Змінний струм ПЛАН 1. Обертання рамки у магнітному полі. ЕРС рамки при обертані. Миттєве, амплітудне та діюче значення ЕРС, сили струму, напруги. 2. Перетворення змінного струму. Індукційні генератори. Трансформатори. 3. Виробництво, передача та використання енергії електричного струму. Основна література: 1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л. Фізика. Підручник для середніх спеціальних навчальних закладів. - К.: Вища школа, 1983.-С 337-341 Додаткова література: 2. Фізика.Довідник/ Соколович Ю.А., Богданова Г.С.:Навч.посіб.-Х.:Факт 2008.-С130-131 Ключові поняття: Ø Струм низької частоти | Ø Індуктивний опор | Ø Струм високої частоти | Ø Трансформатор | Ø Генератор | Ø Індукційна котушка | Обертання рамки у магнітному полі. ЕРС рамки при обертані. Миттєве, амплітудне та діюче значення ЕРС, сили струму, напруги. Ø Вимушеними електромагнітними коливаннями називають періодичні зміни сили струму і напруги в електричному колі, що відбуваються під дією змінної ЕРС зовнішнього джерела. Ø Змінний струм - вимушені гармонічні коливання сили струму. Генератор змінного струму: нехай у постійному магнітному полі обертається (під дією зовнішніх сил) прямокутна рамка з провідника (Мал.1). Демонстрація№1Найпростіший генератор, №2 відеофрагмент «Обертання витка в електромагнітному полі» Явище породження в просторі електричного поля змінним магнітним полем називають явищем електромагнітної індукції.  Мал.1 У рамці виникне електричний струм, наявність якого доводить світіння лампи. З'ясуємо причину виникнення струму. Під час обертання рамки кількість магнітних ліній, що її пронизують, то збільшується, то зменшується. Отже, магнітне поле, що пронизує рамку, постійно змінюється. Тому в рамці виникає індукційний струм. Сучасні генератори електричного струму мають практично таку саму будову, що й електродвигуни . Але за принципом дії 1. Ø Генератор — це електричний двигун «навпаки». Генератор, як і електродвигун, складається зі статора і ротора. Масивний нерухомий статор являє собою порожнистий циліндр, на внутрішній поверхні якого розміщений товстий мідний ізольований дріт — обмотка статора. Усередині статора обертається ротор. Він, як і ротор електродвигуна, являє собою великий циліндр, у пази якого вкладено обмотку. До обмотки ротора через колектор подається напруга від джерела постійного струму — збуджувача. Струм тече по обмотці ротора, створючи навколо нього магнітне поле. При повороті рамки на кут α = ωt на її клемах виникає ЕРС. За законом електромагнітної індукції вона дорівнює:     де l - довжина рамки, r - радіус обертання. Сила струму і напруга будуть також змінюватись за законом синуса . sinωt I0, U0 – амплітудне значення сили струму і напруги 2. Перетворення змінного струму. Індукційні генератори. Трансформатори. Змінний електричний струм – електричний струм, сила якого змінюється за гармонічним законом: і= Imax t+φ0) i – миттєве значення сили струму,A; Іmax - амплітудне значення сили струму, – циклічна частота змінного струму, що збігається з частотою змінної ЕРС, φ0– початкова фаза. Одержання змінного струму(Мал.2). Якщо до дротяної рамки , що обертається в магнітному полі, за допомогою спеціальних контактів підключити активне навантаження (наприклад, лампу розжарювання), то електричне коло буде замкнено, і в колі виникне змінний електричний струм. 2. Джерелом струму в колі слугуватиме обертова рамка, а споживачем – лампа.  Мал.2. Створення змінної ЕРС індукції в рамці, яка обертається в магнітному полі постійного магніту. Оскільки струм змінний, волосок лампи має розжарюватись періодично. Однак якщо частота змінного струму є досить еликою око людини не буде вловлювати змін розжарення, що ми й спостерігаємо в побутовій електричній мережі(промислова частота змінного струму 50 Гц). Кількість виділеної енергії також дуже швидко змінюється з часом. Цих змін ми не помічаємо, оскільки за великої частоти змінного струму волосок чи спіраль не встигають охолонути за моменти часу, коли сила струму дорівнює нулю. |