Учебник для 11 класса

ФИЗИКА

§ 3.1. Генерирование электрической энергии

Преимущества переменного тока

Электрическая энергия в настоящее время производится и используется преимущественно в виде энергии переменного тока. Это объясняется в первую очередь возможностью трансформировать переменный ток, т. е. преобразовывать в широких пределах напряжение и силу тока почти без потерь энергии. Такие преобразования необходимы во многих электро- и радиотехнических устройствах. Но особенно важна трансформация напряжения и силы тока при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Постоянный ток, необходимый в промышленности (электрохимия), транспорте (электротяга), связи, в настоящее время получается путем выпрямления переменного тока.

Генерирование электрической энергии

Устройства, преобразующие энергию того или иного вида в электрическую, называются генераторами. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи*, солнечные батареи, магнитогидроди-намические генераторы и т. п. Исследуются возможности создания принципиально новых типов генераторов. Например, разработаны так называемые топливные элементы, в которых энергия, освобождающаяся в результате реакции водорода с кислородом, непосредственно превращается в электрическую.

Область применения каждого из перечисленных видов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. Так, электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но не способны создать в цепи сколько-нибудь значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но в течение не очень длительного промежутка времени.

Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. В этих генераторах происходит превращение механической энергии в электрическую. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Первоначально Фарадей обнаружил лишь едва заметный ток в катушке при движении вблизи нее магнита. «Какая от этого польза?» — спросили его. Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорожденного?» Прошло немногим более половины столетия и, как сказал американский физик Р. Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».

Электромеханические индукционные генераторы переменного тока имеют сравнительно простое устройство, надежны в работе и могут обладать большой мощностью. В дальнейшем, говоря о генераторах, мы будем иметь в виду именно индукционные электромеханические генераторы.

* Термобатарея — несколько последовательно соединенных между собой термопар.