Вспомним опыт с проводником в магнитном поле, который мы рассмотрели в § 10-г. При включении тока проводник двигался. Но оказывается, что существует и обратное явление: если двигать проводник, находящийся в магнитном поле, то будет возникать электрический ток. Для опыта воспользуемся уже знакомой нам проволочной рамкой.

Подключим к рамке осциллограф – электронный прибор для визуального изучения быстро меняющихся электрических токов. Взявшись за рамку, повернём её в магнитном поле (см. рисунок). В это время осциллограф покажет волнообразную линию. Значит, в рамке возник изменяющийся (переменный) электрический ток.

Возникновение тока в проводнике, движущемся в магнитном поле (или в неподвижном проводнике, вокруг которого движется магнитное поле), называется электромагнитной индукцией. Ток, возникающий при этом, называется индукционным, а устройства для его получения – индукционными электрогенераторами. В таких генераторах происходит превращение механической энергии движущегося проводника (или магнита) в энергию электрического тока. Более 100 лет этот способ является главным для получения электроэнергии в промышленных масштабах.

Основные части индукционного генератора следующие. Статор – неподвижная часть генератора. В опыте с рамкой статором являлись полюсы магнита и чашечки-контакты, между которыми находится рамка. Вращающаяся часть генератора – ротор. Как правило, он содержит не одну проволочную рамку, а множество проволочных обмоток. В наиболее мощных генераторах проволочные обмотки неподвижны и закреплены на статоре, а движется магнитное поле – вместе с расположенными на роторе электромагнитами. Так устроены все генераторы крупных электростанций.

1. При включении тока в проводнике он приходит в движение, если находится ...
2. Теперь проделаем опыт для наблюдения обратного явления: ...
3. Прибор осциллограф используется с целью ...
4. В ходе опыта мы подключим осциллограф к рамке и ...
5. На экране осциллографа мы увидим ...
6. Осциллограмма (график на экране) показывает, что ...
7. Явлением электромагнитной индукции называется ...
8. При работе индукционного электрогенератора ...
9. Статором индукционного генератора называется ...
10. В нашей модели генератора статором можно считать ...
11. В нашей модели генератора ротором можно считать ...
12. В промышленных генераторах ротор обычно содержит ...
13. В мощных генераторах крупных электростанций ...

Как мы уже отметили, для возникновения индукционного тока необязательно, чтобы двигался именно проводник. Ток будет возникать и в том случае, если будет двигаться магнитное поле по отношению к проводнику (см. рисунок). Вдвигая в катушку магнит, мы «вдвигаем» внутрь неё и магнитное поле. И наоборот. Когда магнит движется, осциллограф отмечает наличие тока.

На графике показано, как с течением времени (ось t) меняется сила (ось I) индукционного тока. В точке А началось наблюдение. Сначала график шёл вверх (точки A, B, C), то есть сила тока увеличивалась. Затем, достигнув максимума (точка C), сила тока начала уменьшаться (точки C, D, E), и в точке E ток на мгновение стал равен нулю. В этот момент «+» и «–» на концах катушки (правый рисунок) или рамки (левый рисунок) поменялись местами, то есть электроны в проводнике двинулись обратно.

При движении по графику через точки C, D, E мы наблюдали уменьшение силы тока, а при движении через точки E, F, G сила тока возрастала и вновь достигла максимума в точке G. Продвигаясь через точки G, H, K, мы наблюдаем постепенное уменьшение силы тока до нуля (точка K). В этот момент «+» и «–» на концах рамки вновь меняются местами. После этого сила тока вновь будет расти, достигнет максимума, начнёт уменьшаться и снова обратится в ноль: ток опять сменит направление.

В промышленности стран Европы наибольшее распространение получил переменный ток, изменяющий своё направление 100 раз в секунду. Это значит, что за каждую секунду во всех проводах и электроприборах вашей квартиры ток идёт 50 раз в одну сторону и 50 раз в обратную сторону (говорят: частота тока 50 герц).

14. Из определения электромагнитной индукции следует, что ...
15. Правый рисунок с осциллографом иллюстрирует, что ...
16. При движении магнита внутри проволочной катушки ...
17. График отображает изменение силы тока в катушке ...
18. На участке AC графика ...
19. В момент времени, соответствующий точке C, ...
20. При пересечении линии графика с осью времени ...
21. Смена полярности тока означает, что ...
22. На участке графика EG ...
23. На участке графика GK происходит ...
24. В момент времени, соответствующий точке K, ...
25. Ток частотой 50 Гц получил широкое распространение ...
26. Частота переменного тока 50 герц означает, что ...