Генерирование и производство электрической энергии. Трансформатор

Самостоятельная работастр. 633, 636
1.вар№5. Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью 10 мкФ и катушки индуктивностью 10 мГн. Найти амплитуду колебаний напряжения, если амплитуда колебаний силы тока 0,1 А.
2.вар.№8. Индуктивность катушки колебательного контура 0,5 мГн. Требуется настроить этот контур на частоту 1МГц. Какова должна быть емкость конденсатора в этом контуре?
3. Общая задача№948 Емкость конденсатора колебательного контура
1 мкФ, индуктивность катушки 0, 04 Гн,
амплитуда колебаний напряжения 100В . В данный момент времени напряжение на конденсаторе 80 В. Найти максимальный ток, полную энергию , энергию электрического поля, энергию магнитного поля. Мгновенное значение силы тока .

Некоторые виды генераторов
гальванические элементы
электрофорная машина,
топливные элементы,
солнечные батареи -
все они имеют недостатки.

Преимущества переменного тока
Легко передавать на большие расстояния с малыми потерями.
Удобно распределять по потребителям.
Можно легко превратить в другие виды энергии: тепловую, механическую, световую.

Генератор -устройство, в котором постоянно гармонически меняется магнитный поток, при этом вырабатывается электрический ток.
Простейший генератор переменного тока
Основные части генератора:
подвижная ротор ( проволочная рамка),
неподвижная статор ( постоянный магнит)

Современный электромеханический индукционный генератор переменного тока.
В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую.
Их действие основано на явлении электромагнитной индукции.
Такие генераторы позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

Основную роль в выработке электроэнергии играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока.
Промышленный генератор переменного тока :
ротор –вращающийся электромагнит,
статор- неподвижные обмотки, в которых наводится ЭДС, контактные кольца служат для подвода и отведения тока во внешнюю цепь.
щетки, неподвижные пластины, прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью.
турбина, сочетание турбины с генератором переменного тока называется турбогенератором.
станина, корпус, внутри которой размещены статор и ротор.
возбудитель, генератор, вырабатываемый постоянный ток, который подводят к вращающему электромагниту.

Действие современных индукционных генераторов основано на явлении электромагнитной индукции.

Самые крупные генераторы переменного тока –электростанции. Типы электростанций:
Гидроэлектростанции - движение ротора осуществляется за счет энергии падающей воды.

Теплоэлектростанции -движение ротора осуществляется за счет работы водяного пара, получаемого при сжигании топлива

Атомные электростанции- движение ротора осуществляется за счет работы водяного пара, но пар получается за счет выделения атомной энергии.

Электрический ток можно преобразовывать почти без потерь энергии, поэтому он нашел широкое применение .
Назначение трансформаторов-
преобразование переменного тока, при котором напряжение многократно увеличивается или уменьшается без потери мощности.
Любой трансформатор состоит из системы катушек и сердечника.

Для двух катушек трансформатора отношение напряжений в первичной и вторичной обмотках или отношение числа витков – величина постоянная , носит название коэффициента трансформации (k).
При k> 1 трансформатор понижающий,
При k < 1 — повышающий.
Схема трансформатора

Режим холостого хода
Этот режим имеет место при разомкнутой вторичной цепи. I2=0 ( без нагрузки)- самый неблагоприятный режим работы трансформатора.

Работа нагруженного трансформатора
В концам вторичной катушки подключены потребители.

На этом режиме мощность в первичной цепи приблизительно равна мощности во вторичной
Это означает, что, повышая с помощью
трансформатора напряжение в несколько раз,
мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).

Решение задач
Задача 1. Как, вы думаете, что будет, если первичную обмотку трансформатора подключить к источнику постоянного тока?
Задача 3. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора, чтобы повысить напряжение с 220 до 11000 В, если в первичной обмотке 20 витков? Каков коэффициент трансформации?
Задача 4. Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105 В?