Явление электромагнитной индукции. Индукционный ток. Опыты Фарадея. Переменный ток.

В 1831 г. М.Фарадей поставил опыт, который доказал справедливость выдвинутой им гипотезы: с помощью магнита в замкнутой цепи был получен электрический ток. К чувствительному гальванометру подключают катушку с большим количеством витков из медного изолированного провода. Перемещая вдоль катушки постоянный магнит, видят, что, пока магнит движется, стрелка гальванометра отклоняется. Но, как только магнит останавливается, этот ток исчезает.

Ток, который возникает в катушке, когда относительно её движется постоянный магнит, назвали индукционным. А явление – электромагнитной индукцией. Ток в катушке индуцируется, т.е. наводится движущимся магнитом. Можно изменить опыт, двигать не магнит, а катушку относительно магнита, и в этом случае обнаружится индукционный ток.

Открытие Фарадея имело величайшие последствия. Оно послужило научной основой для создания электротехники и радиотехники, например, создание генераторов, трансформаторов, микрофона, громкоговорителя и др.

Если в опытах Фарадея привести магнит в колебательное движение, двигая его периодически вверх и вниз, то и стрелка гальванометра придет в колебательное движение. Таким образом, при колебаниях магнита в катушке в ней индуцируется электрический ток, у которого ЭДС (электродвижущая сила) и сила тока периодически меняются по модулю и направлению. Такой ток называется переменным током.

В осветительной сети наших домов используется именно переменный ток. Для получения электроэнергии в технике в основном используют индукционные генераторы, в которых механическая энергия преобразуется в электрическую. Для этого используется явление электромагнитной индукции. Генератор состоит из следующих частей:

1) статор – неподвижная часть (станина, набранная из листов магнитомягкой электротехнической стали с обмоткой из толстого медного провода);

2) ротор – вращающаяся часть (электромагнит, обмотка которого питается от возбудителя);

3) возбудитель (генератор постоянного тока).

При вращении ротора магнитное поле, пронизывающее обмотку статора, периодически меняется, за счет чего в ней индуцируется переменный ток. На тепловых электростанциях ротор вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях – с помощью водяной турбины.

Переменный ток обладает рядом свойств, аналогичным свойствам постоянного тока (нагревает проводники, вокруг проводника, по которому течет переменный ток, возникает магнитное поле). Однако, есть ещё одно важное свойство: его напряжение можно сравнительно легко менять – трансформировать. Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода, на который надеты две катушки (первичная и вторичная). Опыт показывает, что, во сколько раз число витков вторичной катушки больше (или меньше) числа витков первичной катушки, во столько же раз напряжение на вторичной катушке больше (или меньше) напряжения на первичной катушке:

Величина k называется коэффициентом трансформации. Он равен отношению числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Если k<1, то трансформатор повышающий, если k >1, то трансформатор понижающий.

Билет № 21.