Номер 1, страница 63 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

1. На каком явлении основана работа индукционного генератора переменного тока?

Работа индукционного генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Это явление, открытое Майклом Фарадеем, заключается в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) и, как следствие, электрического тока в замкнутом проводящем контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур.

В простейшей модели генератора проводящая рамка (ротор) вращается в однородном магнитном поле, создаваемом постоянным магнитом или электромагнитом (статором). При вращении рамки с постоянной угловой скоростью $\omega$ изменяется угол $\alpha$ между вектором магнитной индукции $\vec{B}$ и нормалью к плоскости рамки. Это приводит к периодическому изменению магнитного потока $\Phi_B$, проходящего через рамку. Магнитный поток в любой момент времени $t$ определяется выражением: $ \Phi_B = B \cdot S \cdot \cos(\alpha) = B \cdot S \cdot \cos(\omega t) $ где $B$ — модуль вектора магнитной индукции, а $S$ — площадь рамки.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, возникающая в рамке ЭДС индукции $\mathcal{E}_i$ равна скорости изменения магнитного потока, взятой с обратным знаком: $ \mathcal{E}_{i} = - \frac{d\Phi_B}{dt} = - \frac{d}{dt}(B \cdot S \cdot \cos(\omega t)) = B \cdot S \cdot \omega \cdot \sin(\omega t) $ Эта формула показывает, что ЭДС индукции изменяется со временем по гармоническому (синусоидальному) закону. Если к выводам рамки подключить внешнюю цепь, то под действием этой ЭДС в цепи потечет переменный синусоидальный ток. Таким образом, механическая энергия, затрачиваемая на вращение рамки, преобразуется в электрическую энергию переменного тока.

Ответ: Работа индукционного генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции.