1. Опишіть досліди М. Фарадея. 2. У чому полягае явище електромагнітної iндукцiï? 3. Який струм називають індукцiйним? 4. Якими е причини виник- нення індукційного струму? 5. Робота яких пристроїв ґрунтується на явищі електромагнітної індукції? Які перетворення енергії в них вiдбуваються? 6. Опишіть будову та принцип дії генераторів електричного струму.
Ответы
Досліди Майкла Фарадея:
Майкл Фарадей був відомим фізиком, який провів ряд експериментів, що допомогли встановити зв'язок між електричними струмами і магнітними полями. Одним із його важливих дослідів був експеримент із законом електромагнітної індукції, де він показав, що зміна магнітного поля в навколишньому середовищі може створювати електричний струм у провіднику.
Електромагнітна індукція:
Електромагнітна індукція - це явище, коли зміна магнітного поля викликає виникнення електричного струму в провіднику. Це явище було вперше виявлене М. Фарадеєм, і воно лежить в основі принципу роботи багатьох пристроїв, включаючи генератори електричного струму та трансформатори.
Індукційний струм:
Індукційний струм - це електричний струм, який виникає в провіднику внаслідок електромагнітної індукції. Він виникає при зміні магнітного поля, що пронизує провідник, або при переміщенні провідника у магнітному полі.
Причини виникнення індукційного струму:
Індукційний струм виникає внаслідок зміни магнітного поля, що перетинає провідник. Ця зміна поля може бути результатом руху магніту, зміни індукції магнітного поля, або руху самого провідника.
Пристрої, що використовують електромагнітну індукцію:
Електромагнітна індукція використовується у генераторах електричного струму, трансформаторах, динамо та інших пристроях для перетворення магнітної енергії на електричну енергію. Вони дозволяють генерувати електричний струм та передавати електричну потужність.
Будова та принцип дії генераторів електричного струму:
Генератор електричного струму (генератор) складається з обертової частини (зазвичай магнітного поля) і стаціонарної частини (зазвичай обмотки). Переворот обертової частини призводить до зміни магнітного поля, що пронизує обмотку. Ця зміна магнітного поля викликає індукційний струм у провіднику згідно з законом Фарадея.
Генератори використовуються для виробництва електричної енергії у потужностях, станціях генерації та інших галузях електроенергетики. Вони перетворюють механічну енергію
Ответ:
1. Досліди М. Фарадея полягали в тому, що він виявив явище електромагнітної індукції, тобто створення електричного струму в провідному контурі при зміні магнітного потоку, що пронизує контур. Він проводив різні експерименти, в яких використовував постійний магніт, котушку з проводом, гальванометр і інші прилади. Він спостерігав, що коли магніт рухається відносно котушки або навпаки, то в котушці виникає електричний струм, який можна зафіксувати гальванометром. Він також показав, що струм виникає не тільки при русі магніту, а й при зміні сили струму в сусідньому контурі¹².
2. Явище електромагнітної індукції полягає в тому, що при зміні магнітного потоку, що пронизує електричний контур, у ньому збуджується електричний струм. Причиною цього явища є те, що змінне магнітне поле створює в просторі вихрове електричне поле, яке діє на вільні заряджені частинки в проводнику і надає їм напрямленого руху³⁴.
3. Індукцiйний струм називають струмом, що виникає у провiднику внаслiдок явища електромагнiтної iндукцiï. Величина i напрямок iндукцiйного струму залежать вiд швидкостi змiни магнiтного потоку i опору провiдника⁵⁶.
4. Причинами виник- нення iндукцiйного струму є:
- рух постiйного магнiту або провiдника зi струмом вiдносно iншого провiдника;
- змiна сили постiйного струму в одному з двох паралельних провiдникiв;
- змiна напруги або частоти змiнного струму⁷⁸.
5. Робота багатьох пристроїв ґрунтується на явищі електромагнітної індукції. Наприклад:
- генератори електричного струму перетворюють механiчну енергiю на електричну за допомогою обертання котушки у магнiтному полi ⁹;
- трансформатори перетворюють змiний струм одної напруги на змiний струм iншої напруги за допомогою двох котушок, що мають спiльний магнiтний потiк [^10^];
- металодетектори виявляють металевi предмети за допомогою змiни магнiтного потоку, що викликає iндукцiйний струм у котушцi ¹¹;
- безпровідні зарядні пристрої для смартфонів передають електричну енергію за допомогою електромагнітної індукції між двома котушками ¹².
6. Генератори електричного струму - це пристрої, що перетворюють механічну енергію на електричну за допомогою явища електромагнітної індукції. Будова та принцип дії генераторів залежать від типу струму, який вони виробляють: постійний або змінний. Генератори постійного струму складаються з ротора (якоря) і статора (індуктора). Ротор - це котушка з проводом, яка обертається у магнітному полі статора. Статор - це постійний магніт або електромагніт, який створює магнітне поле. Коли ротор обертається, то в його котушці виникає електрорушійна сила і індукційний струм. Для того, щоб отримати постійний струм, використовують комутатор (щітки і колектор), який перевертає напрямок струму в котушці так, щоб він був односпрямлений ¹³¹⁴. Генератори змінного струму складаються також з ротора і статора, але в них роль індуктора і якоря можуть бути розподілені по-різному. Наприклад, у синхронних генераторах ротор - це електромагніт, який живиться постійним струмом, а статор - це котушка з проводом, яка з'єднана з навантаженням. Коли ротор обертається, то в статорі виникає змінна електрорушійна сила і змінний струм. У асинхронних генераторах ротор - це короткозамкнена котушка, а статор - це електромагніт, який живиться змінним струмом. Коли ротор обертається швидше, ніж синхронна частота обертання статора, то в роторі виникає зміна магнетизму і зміна електрорушійної сили.