Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи1, солнечные батареи и т. п. Исследуются возможности создания принципиально новых типов генераторов.
1 В термобатареях используется свойство двух контактов разнородных материалов создавать ЭДС за счет разности температур контактов.
Напримep, разрабатываются так называемые топливные элементы, в которых энергия, освобождающаяся в результате реакции водорода с кислородом, непосредственно прекращается в электрическую.
Область применения каждого из перечисленных типов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но не создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика.
Основную роль в наше время выполняют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.
В дальнейшем, говоря о генераторах, мы будем иметь в виду именно индукционные электромеханические генераторы.
Генератор переменного тока.
В настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу ее витков. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Фm = BS) через каждый виток
Дано:
m=10 кг
c2=4200 дж/кг*с
c1=2100 дж/кг*с
t1=-20 c
t2=0 c
t3=15 c
λ=3,4*10⁵ Дж/кг
Найти:
Q - ?
Решение:
1. Нагревание льда от -20с до 0с: Q1=c1m(-t1-t2) Q1=2100*10*(-(-20)-0)=2100*10*20=420 000 Дж
2. Плавление льда: Q2=λm Q2=3,4*10⁵*10=34*10⁵=3 400 000 Дж
3. Нагревание воды от 0с до 15с: Q3=c2m(t3-t2) Q3=4200*10*(15-0)=4200*10*15=630 000 Дж
Q=Q1+Q2+Q3 Q= 420 000+3 400 000+ 630 000 = 4 450 000 Дж = 4 450 кДж
ответ: На приготовление пошло 4 450 кДж энергии.
Вторая задача:
Дано:
L=2,3*10⁶ Дж/кг
m=10 кг
t1=100 c
t2=20c
c=4200 Дж/кг*с
Найти:
Q-?
Решение:
1.Конденсация водяного пара Q1=-Lm Q1=-2,3*10⁶*10=-23 000 000 Дж
2. Охлаждение воды от 100с до 20с Q2=cm(t2-t1) Q2=4200*10*(20-100)=4200*10*(-80)=-3 360 000 Дж
Q=Q1-Q2 Q=-23 000 000-(3 360 000)= -26 360 000 Дж=-26 360 кДж
ответ: Выделяется 23 360 кДж энергии
Электрический ток вырабатывается в генераторах — устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи1, солнечные батареи и т. п. Исследуются возможности создания принципиально новых типов генераторов.
1 В термобатареях используется свойство двух контактов разнородных материалов создавать ЭДС за счет разности температур контактов.
Напримep, разрабатываются так называемые топливные элементы, в которых энергия, освобождающаяся в результате реакции водорода с кислородом, непосредственно прекращается в электрическую.
Область применения каждого из перечисленных типов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но не создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но продолжительность их действия невелика.
Основную роль в наше время выполняют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Такие генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.
В дальнейшем, говоря о генераторах, мы будем иметь в виду именно индукционные электромеханические генераторы.
Генератор переменного тока.
В настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей. Это, во-первых, электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и, во-вторых, обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС (в рассмотренной модели генератора это вращающаяся рамка). Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу ее витков. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока (Фm = BS) через каждый виток