Номер 8, страница 132 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 24. Вынужденные электромагнитные колебания. Вопросы - номер 8, страница 132.

Условие.

8. Как получают переменный ток в промышленности?

Решение.

В промышленности переменный ток получают при помощи мощных электромеханических индукционных генераторов. Работа этих устройств основана на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем. Суть явления заключается в том, что в замкнутом проводящем контуре (например, в катушке провода) возникает электрический ток, если изменяется магнитный поток, пронизывающий этот контур.

Промышленный генератор переменного тока состоит из двух основных частей:

• Статор — это неподвижная часть генератора. В его пазах уложены обмотки из медного провода, в которых и будет генерироваться (индуцироваться) электрический ток.
• Ротор — это вращающаяся часть, которая представляет собой мощный электромагнит. Он создает сильное магнитное поле.

Процесс генерации переменного тока на электростанциях (тепловых, гидравлических, атомных) происходит следующим образом:

1. Первичный источник энергии (пар под высоким давлением, падающая вода, ветер) вращает лопасти турбины.
2. Турбина механически соединена с ротором генератора и заставляет его вращаться с постоянной скоростью внутри статора.
3. Вращающееся магнитное поле ротора пересекает витки обмоток статора. При этом магнитный поток $ \Phi_B $, пронизывающий обмотки статора, непрерывно изменяется по величине и направлению.
4. В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, это изменение магнитного потока наводит в обмотках статора электродвижущую силу (ЭДС), а следовательно, и электрический ток. Величина ЭДС определяется по формуле: $ \mathcal{E} = -N \frac{d\Phi_B}{dt} $, где $ N $ — количество витков в обмотке.
5. Поскольку северный и южный полюса вращающегося магнита (ротора) поочередно проходят мимо каждой обмотки статора, направление индуцированной ЭДС и тока в ней периодически меняется на противоположное. В результате в обмотке статора возникает переменный ток, который изменяется по синусоидальному закону.

Скорость вращения ротора строго синхронизирована для поддержания стандартной частоты переменного тока (в России и Европе — 50 Гц, в Северной Америке — 60 Гц).

Ответ: Переменный ток в промышленности получают с помощью электромеханических генераторов, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции. В этих устройствах механическая энергия вращения ротора (сильного электромагнита), получаемая от турбин на электростанциях, преобразуется в электрическую энергию: переменное магнитное поле ротора наводит в неподвижных обмотках статора переменную электродвижущую силу и переменный ток.