Задание 2, страница 209 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

Рассмотрите модель генератора, изображенного на рисунке 251. Назовите основные части генератора. Объясните принцип его действия.

Рис. 251. Модель генератора переменного тока

Назовите основные части генератора

На изображенной модели генератора переменного тока можно выделить следующие основные части:
1. Статор – неподвижная часть, которая создает постоянное магнитное поле. В данной модели это постоянный магнит, состоящий из северного (N) и южного (S) полюсов.
2. Ротор (якорь) – вращающаяся часть. На модели это проволочная рамка (обмотка), которая вращается в магнитном поле и в которой индуцируется ток.
3. Система съема тока (коллектор) – устройство, передающее ток от вращающегося ротора во внешнюю электрическую цепь. Она состоит из двух контактных колец, к которым присоединены концы рамки, и двух неподвижных щеток, которые скользят по кольцам и подключены к внешней цепи.

Ответ: Основными частями генератора являются статор (постоянный магнит), ротор (проволочная рамка) и система съема тока (контактные кольца и щетки).

Объясните принцип его действия

Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.
В генераторе проволочную рамку (ротор) вращают с помощью внешней механической силы в магнитном поле, создаваемом статором. При вращении рамки непрерывно изменяется угол $α$ между вектором магнитной индукции $B$ и нормалью (перпендикуляром) к плоскости рамки. Это приводит к периодическому изменению магнитного потока $Φ$ через рамку по закону $Φ = B \cdot S \cdot \cos(α)$, где $S$ — площадь рамки.
Согласно закону электромагнитной индукции, изменение магнитного потока во времени индуцирует в рамке ЭДС ($ε$), величина которой пропорциональна скорости изменения потока: $ε = - \frac{ΔΦ}{Δt}$.
Под действием этой ЭДС в замкнутой цепи, состоящей из рамки и внешней нагрузки, возникает электрический ток. Поскольку при вращении рамки ее стороны (проводники) поочередно проходят мимо северного и южного полюсов магнита, направление ЭДС и тока в цепи периодически меняется на противоположное. За один полный оборот рамки направление тока меняется дважды. В результате генератор вырабатывает переменный ток, напряжение и сила которого изменяются по синусоидальному закону, что и показано на графике. Таким образом, генератор преобразует механическую энергию вращения в электрическую энергию.

Ответ: Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции. При вращении проволочной рамки в магнитном поле происходит изменение магнитного потока через ее площадь, что приводит к возникновению в рамке переменной ЭДС и, как следствие, переменного электрического тока во всей цепи.