Повторим и вспомним:

  • - что такое явление электромагнитной индукции.

Мы узнаем:

  • - что такое переменный ток;
  • - в каких устройствах используется явление электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции широко используется в технике. Вы помните, что при вращении рамки в однородном магнитном поле в ней возникает индукционный ток. При этом гальванометр отклоняется в сторону, то в другую сторону. Это говорит о том, что ила индукционного тока и его направление постоянно меняется от максимального значения (когда плоскость рамки расположена вдоль линий магнитной индукции) до нуля (когда плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции).

Электрический ток, периодически меняющийся со временим по величине и направлению, называется переменным током.

Переменный ток широко используется и в осветительной сети, и во многих отраслях промышленности. Для получения переменного тока используются генераторы переменного тока. Основными частями генератора являются статор (неподвижная часть) и ротор (движущаяся часть).

Статор представляет собой систему неподвижных катушек (обмоток). В них и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока.

Ротор представляет собой электромагнит - на стальной сердечник сложной формы надета обмотка, по которой протекает постоянный электрический ток. При вращении ротора обмотки статора оказываются в переменном магнитном поле. Поэтому в них индуцируется переменный ток.

На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью турбины (турбогенератора), на гидроэлектростанциях - с помощью водяной турбины (гидрогенератора). Обычно ротор генератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока. Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности и осветительной сети в России и других странах равна 50Гц. В некоторых странах, например в США, стандартная частота переменного тока равна 60Гц.

Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы ещё одного устройства - трансформатора. Трансформатор служит для преобразования тока одного напряжения в ток другого напряжения. Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока, а вторичная к потребителям электроэнергии. При этом в сердечнике трансформатора возникает переменное магнитное поле. Изменение магнитного поля в сердечнике приводит к возникновению напряжения между концами вторичной обмотки.

Напряжение на вторичной обмотке зависит от числа витков в первичной и вторичной обмотке трансформатора.

Отношение напряжения на первичной обмотке трансформатора к напряжению на его вторичной обмотке равно отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки.

Если во вторичной обмотке число витков больше, чем в первичной (\(N_2 \gt N_1\)), то такой трансформатор является повышающим (\(U_2 \gt U_1\)). Если наоборот \(N_2 \lt N_1\), то трансформатор является понижающим (\(U_2 \lt U_1\)).

Трансформаторы широко используются для передачи электроэнергии на большое расстояние. Электрическая энергия, которая вырабатывается генераторами на электростанциях, передаётся к потребителям на большие расстояния. Линии, по которым электрическая энергия передаётся от электростанций к потребителям, называют линиями электропередачи (ЛЭП).

При передаче электроэнергии неизбежны её потери, связанные с нагреванием проводов. Чтобы уменьшить потери энергии, необходимо уменьшить силу тока в линии передачи \((Q = I^2Rt)\). При данной мощности уменьшение силы тока возможно только при увеличении напряжения \((P = UI)\). Для этого между генератором и линией электропередачи включают повышающий трансформатор. А затем, между ЛЭП и потребителем электроэнергии - понижающий трансформатор.

Узнать ещё больше интересного и проверить свои знания вы можете перейдя в проект Физика.