Параграф 61 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Способы получения электрической энергии

Электрическая энергия широко используется в жизни современного человека, но в природе она не встречается в готовом виде для масштабного применения. Для её производства используются различные методы преобразования энергии, и основным элементом является электрогенератор. Генераторы работают на основе явления электромагнитной индукции: изменение магнитного потока через проводник создает электрический ток. Переменный ток, который периодически меняет направление и величину, удобен для передачи на большие расстояния. В бытовых сетях и промышленности применяется именно переменный ток, так как его проще трансформировать и передавать.

Переменный ток и его особенности

Переменный ток меняет своё направление с определенной частотой. Например, в России и многих других странах частота переменного тока составляет 50 герц, то есть за одну секунду направление тока изменяется 100 раз (50 раз в одном направлении и 50 раз в другом). Это свойство позволяет передавать энергию на большие расстояния с минимальными потерями. Преимущество переменного тока заключается в том, что его легко преобразовать в напряжение разных уровней с помощью трансформаторов. На практике для получения переменного тока используются электромеханические индукционные генераторы. В таких генераторах энергия механического движения преобразуется в электрическую за счет взаимодействия магнитного поля и проводника.

Принцип работы генератора переменного тока

Генератор переменного тока состоит из ротора и статора (рис. 173). Ротор — это подвижная часть генератора, которая вращается и создает переменное магнитное поле. Статор — неподвижная часть, внутри которой располагаются обмотки проволоки. При вращении ротора магнитное поле взаимодействует с обмотками статора, индуцируя в них переменный ток. Чем быстрее вращение ротора, тем больше сила индуцированного тока. На рисунке 174 показан внешний вид и устройство гидрогенератора. Гидрогенератор использует энергию воды, поступающей с плотины, чтобы вращать ротор, что приводит к выработке электричества.

Типы электростанций

Электростанции делятся на несколько типов в зависимости от используемого источника энергии. В таблице 10 представлены основные типы электростанций: тепловые (ТЭС), гидроэлектростанции (ГЭС) и атомные (АЭС). Тепловые электростанции работают на ископаемом топливе, таком как уголь и газ. Гидроэлектростанции используют энергию падающей воды для вращения турбин. Атомные электростанции получают энергию за счет ядерных реакций, что позволяет вырабатывать большое количество энергии с минимальными выбросами углекислого газа. Каждая из этих электростанций имеет свои экологические последствия, которые должны учитываться при строительстве.

Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии

Источники энергии делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К возобновляемым относятся энергия солнца, ветра, воды и биомассы. Они восстанавливаются естественным образом и не исчерпаются в обозримом будущем. Невозобновляемые ресурсы, такие как нефть, уголь и природный газ, ограничены и могут быть полностью использованы в ближайшие десятилетия. Энергия ветра и солнечная энергия набирают популярность благодаря своей экологичности и минимальному воздействию на окружающую среду. Ветровые турбины и солнечные панели представляют собой эффективные способы преобразования энергии в электричество.

Перспективы использования альтернативных источников энергии

Использование возобновляемых источников энергии помогает снизить нагрузку на традиционные ресурсы и уменьшить выбросы парниковых газов. Современные технологии позволяют использовать энергию ветра и солнца даже в условиях низкой инсоляции и слабых ветров. Например, солнечные панели могут эффективно работать даже при пасмурной погоде. Ветровые турбины размещаются на больших высотах, где скорость ветра выше и более постоянна. Развитие альтернативной энергетики важно для борьбы с изменением климата и охраны окружающей среды. В будущем альтернативные источники могут полностью заменить традиционные методы получения энергии.