Номер 827, страница 132 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца - номер 827, страница 132.

Условие.

► 827. В каком случае легче вращать ротор генератора переменного тока (см. рис. 200) — когда внешняя цепь разомкнута или когда замкнута? Почему?

Рис. 200

Решение.

Ротор генератора переменного тока значительно легче вращать, когда внешняя цепь разомкнута.

Это объясняется явлением электромагнитной индукции и правилом Ленца.

1. Когда внешняя цепь разомкнута. При вращении ротора (который является магнитом или электромагнитом) его магнитное поле пересекает витки обмотки статора. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в обмотке наводится электродвижущая сила (ЭДС). Однако, поскольку цепь разомкнута, электрический ток в ней не течет (или течет пренебрежимо малый ток). В этом случае для вращения ротора необходимо преодолевать в основном только механические силы: трение в подшипниках и сопротивление воздуха. Эти силы обычно невелики.

2. Когда внешняя цепь замкнута. Как и в первом случае, в обмотке наводится ЭДС. Но так как цепь замкнута на какую-либо нагрузку (например, лампочку), по ней начинает протекать индукционный ток. Согласно правилу Ленца, этот ток создает в обмотке собственное магнитное поле, которое всегда направлено так, чтобы противодействовать причине, его вызвавшей. В данном случае причиной является вращение ротора. Взаимодействие магнитного поля ротора и магнитного поля индукционного тока в обмотке создает тормозящий электромагнитный момент, который направлен против вращения ротора. Чтобы продолжать вращать ротор с той же скоростью, необходимо прикладывать дополнительное усилие для преодоления этого тормозящего момента.

Это явление также является прямым следствием закона сохранения энергии. Когда генератор работает на замкнутую цепь, он преобразует механическую энергию вращения в электрическую энергию, которая выделяется в нагрузке. Чтобы произвести эту электрическую энергию, нужно затратить эквивалентное количество механической работы. При разомкнутой цепи электрическая энергия не вырабатывается, и механическая работа тратится только на преодоление трения.

Ответ: Легче вращать ротор генератора, когда внешняя цепь разомкнута, так как при замкнутой цепи возникает индукционный ток, создающий тормозящий магнитный момент, который противодействует вращению.