ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ И ГЕНЕРАТОР

Отсоединим электромотор от аккумулятора и подве­дём провода, идущие от него, к патрону электрической лампочки. На шкив намотаем нить, к концу которой при­вязана гиря (рис. 23).

Отпустим гирю. Под действием силы тяжести гиря опускается и, разматывая нить, вращает вал вместе с ро­тором электромотора. Лампочка вспыхивает. Электромотор превратился в генератор. Он преобразует механическую энергию (потенциальную энергию гири) в электрическую.

Этот опыт демонстрирует замечательную обратимость электродвигателя и генератора. Один и тот же механизм может служить и для преобразования электрической энергии в механическую и для превращения механиче­ской энергии в электрическую.

Как действует электродвигатель, какие силы вращают ротор — мы уже знаем. А как действует генератор, по­чему возникает в обмотке ротора электрический ток?

Действие генератора электрического тока основано на явлении так называемой электромагнитной индукции. Это явление состоит в том, что в проводе, движущемся в неоднородном магнитном поле, возникает электрическое поле.

На рисунке 24 мы видим катушку, присоединённую к амперметру. Возле катушки находится магнит. Пока магнит неподвижен, амперметр показывает, что в цепи нет тока. Тока не будет и в том случае, если поместить магнит внутрь катушки.

Будем теперь быстро вдвигать магнит в катушку и вы­двигать его обратно. Отклонение стрелки амперметра не­медленно покажет нам, что в катушке возникает при этом электрический ток. Но мы знаем, что электрический ток, то-есть упорядоченное движение зарядов, может возник­нуть только под действием электрического поля.

4 Э. И. Адирович

Проведённый опыт показывает, что при перемещении магнита вблизи катушки и в ней возникает электрическое поле.

Продумаем результаты проведённых опытов. В том случае, когда проводник находится вне магнитного поля

Или же в постоянном магнитном поле, в нём электриче­ское поле не возникает. Если же поместить проводник в изменяющееся магнитное поле, то это изменяющееся маг­нитное поле создаст в проводнике электрическое поле.

В опыте, изображённом на рисунке 24, переменное магнитное поле в катушке создавалось с помощью переме­щения магнита. Можно поступить и иначе — закрепить магнит и двигать относительно него катушку. Результат будет тот же, что и в предыдущем опыте. Электромагнит­

Ная индукция возникает независимо от того, перемещается ли магнит вблизи неподвижного провода, или же движется провод в магнитном поле неподвижных магнитов.

Когда мы вращаем ротор в магнитном поле статора, в обмотке ротора возникает электрическое поле. Это элек­трическое поле вызывает упорядоченное движение элек­тронов — электрический ток.

То же самое произойдёт, если магниты расположить на роторе, а обмотку — на статоре. Вследствие движения

4*
Магнитов появится электрическое поле в неподвижной обмотке статора. На концах обмотки будет создаваться напряжение. В цепи, присоединённой к этой обмотке, воз­никнет электрический ток.

Та часть генератора, где находятся магниты, назы­вается индуктором. Та часть, на которой располо-

Жена обмотка, — якорем. В модели генератора, изобра­жённой на рисунке 23, индуктором является статор (не­подвижная часть), а якорем — ротор (движущаяся часть). Мы видим, что возможна и иная конструкция, когда индуктор вращается, а якорем служит статор. При этом отпадает необходимость в скользящих контактах — щёт­ках, — так как обмотка, в которой индуктируется электри­ческое поле, неподвижна.

На щётках происходит искрообразование, ограничи­вающее возможность повышения напряжения электриче­ской машины. Поэтому большинство генераторов и мото­ров переменного тока конструируется с неподвижным якорем.

На электростанции стоит генератор (рис.25). Вода или пар вращают его ротор. Здесь механическая энергия превращается в электрическую.

За сотни километров от электростанции в сеть её вклю­чают электродвигатель (рис. 26). Магнитное поле тока приводит в движение ротор двигателя. Здесь электриче­

Ская энергия превращается в механическую и используется для выполнения любой требуемой работы.

Благодаря электричеству оказалось возможным заста­вить падающую воду или сжигаемое топливо совершать работу за сотни километров от того места, где выделяется их энергия. В недалёком будущем энергия будет переда­ваться по проводам за тысячи километров.