Способ получения переменного тока
Возбуждение электродвижущей силы индукции в контуре, вращаемом в магнитном поле, используется в технике для электрического тока.
Рассмотрим
плоский прямоугольный контур 
, который может вращаться вокруг оси 00', перпендикулярной
магнитному полю (рис. 11.2). Пусть магнитное поле является однородным: индукция
В = const и контур вращается равномерно с угловой скоростью 
=const.
Рис. 11.2
Тогда магнитный поток Ф, связанный с контуром
в любой момент времени 
, равен
, (11.1)
где S площадь, ограниченная контуром;
угол поворота контура, отсчитываемый
от начального положения контура, при котором S 
В.
При вращении контура поток Ф периодически изменяется. В связи с этим в контуре возникает периодически изменяющаяся ЭДС индукции, равная, согласно закону Фарадея,
. (11.2)
Так как максимальное значение этой ЭДС (наступающие при 
) равно
то
.
Следовательно, если в однородном магнитном поле равномерно вращается проводящий контур, то в нем возникает переменная электродвижущая сила, изменяющаяся по закону синуса. Эта э. д. с. создает в контуре синусоидальный переменный ток силой
(11.3)
где 
максимальное значение силы тока; 
омическое сопротивление контура и электрической
цепи, в которую отводится ток (посредством щеток N, скользящих по кольцам К).
Переменный
ток является колебательным процессом (гармоническим колебанием). Поэтому названия
характеристик колебательного процесса сохраняются и за характеристиками переменного
тока. Именно: 
называется амплитудой электродвижущей силы, 
амплитудой тока, круговой частотой тока, 
фазой тока. Переменный ток характеризуется также периодом тока Т и частотой токау,
причем
. (11.4)
электродвижущей силы и силы тока.
Очевидно, что изменения (колебания)
ЭДС и силы тока совершаются в
одинаковых фазах.
Рис. 11.3
11.4. Принцип работы однофазного
машиного генератора
В промышленных генераторах магнитное поле создается мощным электромагнитом. Вращающийся контур состоит из п последовательно соединенных витков проволоки, намотанной на ферромагнитный сердечник (ротор генератора). Поэтому электродвижущая сила, возбуждаемая в таком генераторе, равна
. (11.5)
Современные генераторы переменного тока могут создавать
напряжение в несколько десятков тысяч вольт; их мощность достигает 300 МВт и более.
От контура, вращаемого в магнитном поле, можно
получить и постоянный ток. Для этого надо соединить концы контура с полукольцами
и 
(рис. 11.4). При повороте контура на 
направление тока в нем изменится на
противоположное. Но при этом щетки 
и 
придут в соприкосновение с противоположными полукольцами
и . Поэтому во внешней цепи ток идет
всегда в одном направлении. Этот ток будет пульсирующим (рис. 11.5). Для сглаживания
пульсаций ротор генератора постоянного тока изготовляется из нескольких многовитковых
контуров, расположенных в различных плоскостях.
В
 |  | ||
Рис. 11.4 Рис. 11.5
Если через обмотку ротора генератора пропускать ток, то под действием лоренцевой силы ротор придет во вращение. Таким образом, электромашинный генератор тока может быть превращен в электродвигатель. Отметим, что первый электродвигатель, имевший практическое
применение, был сконструирован в 1834 г. Б. С. Якоби. В 1839 г. он построил лодку, приводимую в движение электродвигателем мощностью 735 Вт. Лодка везла против течения 14 пассажиров (по р. Неве).
Задачи.
Рассчитать общее сопротивление:
R1=2кОм ,R2=1кОм ,R3=0.5 кОм
Рис.5.1.1. Схема №1
По данной схеме составить уравнения по первому закону Кирхгофа.
По данной схеме составить уравнения по второму закону Кирхгофа.
Рис.5.1.2. Схема №2
Описать схему (рис.5.1.2):
Количество узлов.
Количество ветвей.
Количество контуров.
Количество элементов и их виды.
Определить необходимое количество уравнений по законам Кирхгофа для расчета всех токов схемы (рис.5.1.2)
