Электрические генераторы

В 1831 г. Фарадей, вращая медный диск между полюсами подковообразного магнита, получил постоянное напряжение между двумя скользящими контактами, один из которых находился на краю диска, а второй — на его оси. Напряжение было очень низким и эффективность прибора — весьма малой. Через год Г. Пиксии удалось возбудить переменный ток вращением проволочной петли в магнитном поле постоянного магнита. При вращении петли проекция ее площади на плоскость, перпендикулярную направлению поля, изменяется от своего максимального значения (полная площадь петли) до нуля (когда плоскость петли параллельна полю). Так как поток через петлю меняется, на ее концах создается разность потенциалов. Все современные электрические генераторы работают на этом принципе н. Мы поясним это сейчас на очень грубой модели, рискуя оскорбить любого, даже неопытного еще инженера.

Представим прямоугольную спираль, каждый из 1000 витков которой имеет площадь 30 см², и пусть эта спираль находится в магнитном поле 1000 Гс (фиг. 338). Тогда:

Ф = 30 см²/виток*1000 Гс*1000 витков = 3*10⁷ Гс*см². (21.12)

Если спираль совершает 3600 оборотов в минуту (60 об/с), то за 1/4 оборота (считая, что в начальный момент плоскости витков были нормальны полю) проходящий через нее магнитный поток изменится от 3-107 Гс*см² до нуля (для оценки будем полагать, что изменение происходит равномерно, хотя в действительности это не совсем так).

1) Плазменные установки, в которых тепло превращается непосредственно в электричество, могут в будущем оказаться исключением.

Поскольку спираль поворачивается на 1/4 оборота за 1/240 с, то:

В результате между выводами 1 и 2 возникает следующая средняя разность потенциалов:

средняя разность потенциалов: 

В течение второй четверти оборота поток через катушку изменяется от нуля до 3*10⁷ Гс*см² (в противоположном направлении). Среднее напряжение снова равняется 72 В. На третьей и четвертой четвертях оборота среднее напряжение остается прежним, но его полярность меняется (фиг. 339).

Если считать (для удобства), что потенциал на конце 1 равен нулю (земля), то зависимость потенциала на конце 2 относительно земли от угла можно представить в виде графика, изображенного на фиг. 340.

Из графика видно, что более высоким потенциалом обладает то один, то другой конец катушки, в результате чего создается так называемое переменное напряжение или переменный ток.

Для превращения переменного напряжения в относительно постоянное используются всевозможные приспособления. Одно из них изображено на фиг. 341.