Номер 1, страница 189, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. На каком законе основано действие генератора переменного тока?

1. Действие генератора переменного тока основано на явлении электромагнитной индукции. Это фундаментальное явление физики, открытое Майклом Фарадеем в 1831 году.

Суть явления заключается в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

Конструкция простейшего генератора переменного тока включает в себя катушку (рамку) из проводника, которая вращается в однородном магнитном поле, создаваемом постоянными магнитами, или, наоборот, магнит вращается внутри неподвижной катушки. При вращении рамки или магнита изменяется магнитный поток ($ \Phi $), пронизывающий площадь рамки. Магнитный поток — это величина, характеризующая количество линий магнитной индукции, проходящих через определённую поверхность.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, ЭДС индукции ($ \mathcal{E} $), возникающая в контуре, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока через этот контур:

$ \mathcal{E} = -N \frac{d\Phi}{dt} $

где:

$ \mathcal{E} $ — электродвижущая сила (ЭДС) индукции,

$ N $ — число витков в катушке,

$ \frac{d\Phi}{dt} $ — скорость изменения магнитного потока.

Знак "минус" в формуле соответствует правилу Ленца, которое гласит, что возникающий в контуре индукционный ток имеет такое направление, что его собственное магнитное поле противодействует изменению внешнего магнитного потока, вызвавшего этот ток.

Так как при вращении рамки в магнитном поле магнитный поток изменяется периодически (по синусоидальному или косинусоидальному закону), то и возникающая ЭДС, а следовательно и ток в цепи, также будут изменяться периодически, то есть будут переменными. Таким образом, механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию переменного тока.

Ответ: Действие генератора переменного тока основано на законе (явлении) электромагнитной индукции.