Як називається явище виникнення електричного струму. Явище електричного струму

Явище виникнення електричного струму в замкнутому провідному контурі при зміні магнітного потоку, що охоплюється цим контуром, називається електромагнітною індукцією.

Було відкрито Джозефом Генрі (спостереження виконані у 1830 р., результати опубліковані у 1832 р.) та Майклом Фарадеєм (спостереження виконані та результати опубліковані у 1831 р.).

Експерименти Фарадея проводилися з двома вставленими один в одного котушками (зовнішня котушка постійно приєднана до амперметра, а внутрішня через ключ - до батареї). Індукційний струм у зовнішній котушці спостерігається:

При замиканні та розмиканні ланцюга внутрішньої котушки, нерухомої щодо зовнішньої (рис. а);

При переміщенні внутрішньої котушки з постійним струмом щодо зовнішньої (рис. б);

При переміщенні щодо зовнішньої котушки постійного магніту (рис. в).

Фарадей показав, що у всіх випадках виникнення індукційного струму у зовнішній котушці змінюється магнітний потік через неї. На рис. зовнішня котушка зображена одним витком. У першому випадку (рис. а) при замиканні ланцюга внутрішньої котушки йде струм, виникає (міняється) магнітне поле і відповідно магнітний потік через зовнішню котушку. У другому (рис. б) та третьому (рис. в) випадках магнітний потік через зовнішню котушку змінюється за рахунок зміни в процесі руху відстані від неї до внутрішньої котушки зі струмом, або до постійного магніту.

У 1834 р. Емілій Християнович Ленц експериментально встановив правило, що дозволяє визначити напрямок індукційного струму: індукційний струм завжди спрямований так, щоб протидіяти причині, що його викликає; індукційний струм завжди має такий напрямок, що збільшення створеного ним магнітного потоку і збільшення магнітного потоку, що викликало цей індукційний струм, протилежні за знаком. Це правило називається правило Ленца.

Закон електромагнітної індукції можна сформулювати в наступному вигляді: едс електромагнітної індукції в контурі дорівнює взятій зі знаком мінус швидкості зміни з часом магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром

Тут dФ = - скалярний добуток вектора магнітної індукції та вектора ділянки поверхні. Вектор , де одиничний вектор ( ) нормали до нескінченно малому ділянці поверхні площею .

Знак мінус у виразі пов'язаний з правилом вибору напрямку нормалі до контуру, що обмежує поверхню, та позитивним напрямом обходу по ньому. Відповідно до визначення магнітний потік Ф через поверхню, площею S

залежить від часу, якщо згодом змінюється: площа поверхні S;

модуль вектора магнітної індукції B; кут між векторами та нормаллю .

Якщо замкнутий контур (котушка) складається з витків, то сумарний потік через поверхню, обмежену таким складним контуром, називається потоком зчеплення і визначається як

де Фі – магнітний потік через i виток. Якщо всі витки однакові, то

де Ф - магнітний потік через будь-який виток. В цьому випадку

N витків

1 виток

2 витка

Вираз дозволяє визначити як величину, а й напрямок індукційного струму. Якщо значення ЕДС і, отже, індукційного струму, позитивні величини, то струм спрямований вздовж позитивного напрямку обходу по контуру, якщо негативні - у протилежний бік (напрямок позитивного обходу визначається при виборі нормалі до поверхні, обмеженої контуром)

Тест 11-1 (електромагнітна індукція)

Варіант 1

1. Хто відкрив явище електромагнітної індукції?

А. X. Ерстед. Б. Ш. Кулон. В. А. Вольта. Г. А. Ампер. Д. М. Фарадей. Е . Д. Максвелл.

2. Виводи котушки з мідного дроту приєднані до чутливого гальванометра. У якому з перерахованих дослідів гальванометр виявить виникнення ЕРС електромагнітної індукції в котушці?

З котушки виймається постійний магніт.

Постійний магніт обертається навколо своєї поздовжньої осі всередині котушки.

А. Тільки у випадку 1. Б. Тільки у випадку 2. В. Тільки у випадку 3. Г. У випадках 1 та 2. Д. У випадках 1, 2 та 3.

3.Як називається фізична величина, що дорівнює добутку модуля В індукції магнітного поля на площу S поверхні, що пронизується магнітним полем, і косинус
кута а між вектором В індукції та нормаллю п до цієї поверхні?

А. Індуктивність. Б. Магнітний потік. В. Магнітна індукція. Г. Самоіндукція. Д. Енергія магнітного поля.

4. Яким із наведених нижче виразів визначається ЕРС індукції у замкнутому контурі?

A. Б. Ст. р. Д.

5. При всуванні смугового магніту в металеве кільце та висуванні з нього в кільці виникає індукційний струм. Цей струм утворює магнітне поле. Яким полюсом звернене магнітне поле струму в кільці до: 1) північного полюса магніту, що всувається, і 2) північного полюса магніту, що висувається.

6. Як називається одиниця виміру магнітного потоку?

7. Одиницею виміру якої фізичної величини є 1 Генрі?

А. Індукції магнітного нуля. Б. Електроємності. В. Самоіндукції. Г. Магнітного потоку. Д. Індуктивності.

8. Яким виразом визначається зв'язок магнітного струму через контур з індуктивністю L контуру та силою струму Iу контурі?

A. LI . Б. Ст. LI ‘ . р. LI 2 . Д. .

9. Яким виразом визначається зв'язок ЕРС самоіндукції із силою струму в котушці?

А. Б . У . LI . Г . . Д. LI ‘ .

10. Нижче наведено властивості різних полів. Якими з них має електростатичне поле?

Лінії напруги не пов'язані з електричними зарядами.

Поле має енергію.

Поле не має енергії.

А. 1, 4, 6. Б. 1, 3, 5. Ст. 1, 3, 6. р. 2, 3, 5. Д. 2, 3, 6. е. 2, 4, 6.

11. Контур площею 1000 см 2 знаходиться у однорідному магнітному полі з індукцією 0,5 Тл, кут між вектором У

А. 250Вб. Б. 1000 Вб. Ст. 0,1 Вб. р. 2,5 · 10-2 Вб. Д. 2,5 Вб.

12. Яка сила струму контурі індуктивністю 5 мГн створює магнітний потік 2· 10 -2 Вб?

А. 4 мА. Б. 4 А. Ст 250 А. Р. 250 мА. Д. 0,1 А. Е. 0,1 мА.

13. Магнітний потік через контур за 5 · 10 -2 з поступово зменшився від 10 до 0 мВб. Яке значення ЕРС у контурі в цей час?

А. 5 · 10 -4 Ст Б. 0,1 Ст Ст 0,2 Ст Р. 0,4 Ст Д. 1 Ст Є. 2 Ст.

14. Яким є значення енергії магнітного поля котушки індуктивністю 5 Гн при силі струму в ній 400 мА?

А. 2 Дж. Б. 1 Дж. Ст 0,8 Дж. Р. 0,4 Дж. Д. 1000 Дж. Е. 4 · 10 5 Дж.

15. Котушка, що містить n витків дроту, підключена до джерела постійного струму з напругою U на виході. Яке максимальне значення ЕРС самоіндукції в котушці зі збільшенням напруги її кінцях від 0 до UУ?

A , U В, Би. nU В. В. U /п U ,

16. Дві однакові лампи включені до ланцюга джерела постійного струму, перша послідовно з резистором, друга послідовно з котушкою. У якій із ламп (рис. 1) сила струму при замиканні ключа До досягне максимального значення пізніше за іншу?

А. У першій. Б. У другій. В. У першій та другій одночасно. Г. У першій, якщо опір резистора більший за опір котушки. Д. У другій, якщо опір котушки більший за опір резистора.

17. Котушка індуктивністю 2 Гн включена паралельно з резистором електричним опором 900 Ом, сила струму в котушці 0,5 А електричний опір котушки 100 Ом. Який електричний заряд протікає в ланцюзі котушки та резистора при відключенні їх від джерела струму (рис. 2)?

А. 4000 Кл. Б. 1000 Кл. Ст 250 Кл. Р. 1 10-2 Кл. Д. 1,1 10-3 Кл. Е. 1 10-3 Кл.

18. Літак летить із швидкістю 900 км/год, модуль вертикальної складової вектора індукції магнітного поля Землі 4 10 5 Тл. Яка різниця потенціалів між кінцями крил літака, якщо розмах крил дорівнює 50 м?

А. 1,8 Ст Б. 0,9 Ст Ст 0,5 Ст Р. 0,25 Ст.

19. Якою має бути сила струму в обмотці якоря електромотора для того, щоб на ділянку обмотки з 20 витків завдовжки 10 см, розташовану перпендикулярно вектору індукції в магнітному полі з індукцією 1,5 Тл, діяла сила 120 Н?

А. 90 А. Б. 40 А. В. 0,9 А. Р. 0,4 А.

20. Яку силу потрібно докласти до металевої перемички для рівномірного її переміщення зі швидкістю 8 м/с двома паралельними провідниками, розташованими на відстані 25 см один від одного в однорідному магнітному полі з індукцією 2 Тл? Вектор індукції перпендикулярний до площини, в якій розташовані рейки. Провідники замкнуті резистором із електричним опором 2 Ом.

А. 10000 Н. Б. 400 Н. В. 200 Н. Г. 4 Н. Д. 2 Н. Є. 1 Н.

Тест 11-1 (електромагнітна індукція)

Варіант 2

1. Як називається явище виникнення електричного струму в замкнутому контурі за зміни магнітного потоку через контур?

А. Електростатична індукція. Б. Явище намагнічування. В. Сила Ампера. Г. Сила Лоренца. Д. Електроліз. Е. Електромагнітна індукція.

У котушку вставляється магніт постійний.

Котушка одягається на магніт.

3) Котушка обертається навколо магніту, що знаходиться
усередині неї.

А.У випадках 1, 2 і 3. Б. У випадках 1 і 2. В. Тільки у разі 1. Г. Тільки у випадку 2. Д. Тільки у випадку 3.

3. Яким із наведених нижче виразів визначається магнітний потік?

A. BScosα. Б. Ст. qvBsinα. р. qvBI.Д. IBlsina .

4. Що виражає таке твердження: ЕРС індукції у замкнутому контурі пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром?

А. Закон електромагнітної індукції. Б. Правило Ленца. В. Закон Ома для повного кола. Г. Явище самоіндукції. Д. Закон електролізу.

5. При всуванні смугового магніту в металеве кільце та висуванні з нього в кільці виникає індукційний струм. Цей струм утворює магнітне поле. Яким полюсом звернене магнітне поле струму в кільці до: 1) південного полюса магніту, що всувається, і 2) південного полюса магніту, що висувається.

A. 1 – північним, 2 – північним. Б. 1 – південним, 2 – південним.

B. 1 – південним, 2 – північним. Р. 1 – північним, 2 – південним.

6. Одиницею виміру якої фізичної величини є 1 Вебер?

А. Індукції магнітного поля. Б. Електроємності. В. Самоіндукції. Г. Магнітного потоку. Д. Індуктивності.

7. Як називається одиниця виміру індуктивності?

А. Тесла. Б. Вебер. Ст Гаусс. Г. Фарад. Д. Генрі.

8. Яким виразом визначається зв'язок енергії магнітного потоку в контурі з індуктивністю L контуру та силою струму Iу контурі?

А . . Б . . У . LI 2 , Г . LI ‘ . Д . LI.

9.Яка фізична величина х визначається виразом х= для котушки з п витків .

А. ЕРС індукції. Б. Магнітний потік. В. Індуктивність. Г. ЕРС самоіндукції. Д. Енергія магнітного поля. Е. Магнітна індукція.

10. Нижче наведено властивості різних полів. Якими з них має вихрове індукційне електричне поле?

Лінії напруги обов'язково пов'язані з електричними зарядами.

Лінії напруженості пов'язані з електричними зарядами.

Поле має енергію.

Поле не має енергії.

Робота сил з переміщення електричного заряду замкнутим шляхом може бути не дорівнює нулю.

Робота сил з переміщення електричного заряду по будь-якому замкнутому шляху дорівнює нулю.

А. 1, 4, 6. Би. 1, 3, 5. Ст 1, 3, ст. Р. 2, 3, 5. Д. 2, 3, 6. Е. 2, 4, 6.

11. Контур площею 200 см 2 знаходиться в однорідному магнітному полі з індукцією 0,5 Тл, кут між вектором Уіндукції та нормаллю до поверхні контуру 60°. Який магнітний потік через контур?

А. 50 Вб. Б. 2 · 10-2 Вб. В. 5 · 10-3 Вб. Р. 200 Вб. Д. 5 Вб.

12. Струм 4 А створює в контурі магнітний потік 20 мВб. Яка індуктивність контуру?

А. 5 Гн. Б. 5 мГн. Ст 80 Гн. Р. 80 мГн. Д. 0,2 Гн. Е. 200 Гн.

13. Магнітний потік через контур за 0,5 з поступово зменшився від 10 до 0 мВб. Яке значення ЕРС у контурі в цей час?

А. 5 · 10 -3 Ст Б. 5 Ст Ст 10 Ст Р. 20 Ст Д. 0,02 Ст Є. 0,01 Ст.

14. Яким є значення енергії магнітного поля котушки індуктивністю 500 мГн при силі струму в ній 4 А?

А. 2 Дж. Б. 1 Дж. Ст 8 Дж. Р. 4 Дж. Д. 1000 Дж. Є. 4000 Дж.

15. Котушка, що містить пвитків дроту, підключена до джерела постійного струму з напругою U на виході. Яке максимальне значення ЕРС самоіндукції в котушці при зменшенні напруги на її кінцях U До 0 В?

A. U Ст Б. nU В. В. U / n В. Г. Може бути в багато разів більше U , залежить від швидкості зміни сили струму та від індуктивності котушки.

16. В електричному ланцюзі, представленому на малюнку 1, чотири ключі 1, 2, 3 і 4 замкнуті. Розмикання якого з чотирьох дасть найкращу нагоду виявити явище самоіндукції?

А. 1. Б. 2. В. 3. Г. 4. Д. Будь-якого із чотирьох.

17. Котушка індуктивністю 2 Гн включена паралельно з резистором електричним опором 100 Ом, сила струму в котушці 0,5 А електричний опір котушки 900 Ом. Який електричний заряд протікає в ланцюзі котушки та резистора при відключенні їх від джерела струму (рис. 2)?

А. 4000 Кл. Б. 1000 Кл. Ст 250 Кл. Р. 1 10-2 Кл. Д. 1,1 10-3 Кл. Е. 1 10-3 Кл.

18. Літак летить зі швидкістю 1800 км/год модуль вертикальної складової вектора індукції магнітного поля Землі 4 10 -5 Тл. Яка різниця потенціалів між кінцями крил літака, якщо розмах крил дорівнює 25 м?

А. 1,8 Ст Ст 0,5 Ст Ст 0,9 Ст Р. 0,25 Ст.

19. Прямокутна рамка площеюSз струмомI вміщена вмагнітному поле з індукцієюУ . Чому дорівнює момент сили, що діє на рамку, якщо кут між векторомУ і нормаллю до рамки дорівнює а?

A. IBS sin а. Б. IBS.Ст. IBS cos а. р. I 2 BS sin а. Д. I 2 BS cos а. .

Варіант 2

Насамперед, варто з'ясувати, що є електричним струмом. Електричний струм – це впорядкований рух заряджених частинок у провіднику. Щоб він виник, слід попередньо створити електричне поле, під дією якого вищезгадані заряджені частинки почнуть рухатися.

Перші відомості про електрику, що з'явилися багато століть тому, належали до електричних зарядів, отриманих за допомогою тертя. Вже в давнину люди знали, що бурштин, потертий об шерсть, набуває здатності притягувати легкі предмети. Але тільки наприкінці XVI століття англійський лікар Джильберт докладно досліджував це явище і з'ясував, що такі самі властивості мають і багато інших речовин. Тіла, здатні, подібно до бурштину, після натирання притягувати легкі предмети, він назвав наелектризованими. Це слово утворене від грецького електрон – «бурштин». Нині говоримо, що у тілах у такому стані є електричні заряди, а самі тіла називаються «зарядженими».

Електричні заряди завжди виникають при тісному контакті різних речовин. Якщо тіла тверді, їх тісному зіткненню перешкоджають мікроскопічні виступи і нерівності, що є з їхньої поверхні. Здавлюючи такі тіла і притираючи їх одне до одного, ми зближуємо їх поверхні, які без натиску торкалися б лише кількох точках. У деяких тілах електричні заряди можуть вільно переміщатися між різними частинами, а в інших це неможливо. У першому випадку тіла називають «провідники», а у другому – «діелектрики, або ізолятори». Провідниками є всі метали, водні розчини солей і кислот та ін. Прикладами ізоляторів можуть бути бурштин, кварц, ебоніт і всі гази, що знаходяться в нормальних умовах.

Проте слід зазначити, що поділ тіл на провідники та діелектрики дуже умовний. Усі речовини більшою чи меншою мірою проводять електрику. Електричні заряди бувають позитивними та негативними. Такого роду струм проіснує недовго, бо в наелектризованому тілі скінчиться заряд. Для тривалого існування електричного струму у провіднику необхідно підтримувати електричне поле. Для цього використовуються джерела електроструму. Найпростіший випадок виникнення електричного струму - коли один кінець дроту з'єднаний з наэлектризованным тілом, а інший - із землею.

Електричні ланцюги, що підводять струм до освітлювальних ламп і електромоторів, з'явилися лише після винаходу батарей, що датується приблизно 1800 роком. Після цього розвиток вчення про електрику пішов так швидко, що менш ніж за сторіччя воно стало не просто частиною фізики, а лягло в основу нової електричної цивілізації.

Основні величини електричного струму

Кількість електрики та сила струму. Дії електричного струму можуть бути сильними чи слабкими. Сила дії електричного струму залежить від величини заряду, що протікає ланцюгом за певну одиницю часу. Чим більше електронів перемістилося від одного полюса джерела до іншого, тим більше заряд, перенесений електронами. Такий загальний заряд називається кількість електрики, що проходить крізь провідник.

Від кількості електрики залежить, зокрема, хімічна дія електричного струму, тобто чим більший заряд пройшов через розчин електроліту, тим більше речовини осяде на катоді та аноді. У зв'язку з цим кількість електрики можна підрахувати, зваживши масу речовини, що відклалася на електроді, і знаючи масу і заряд одного іона цієї речовини.

Силою струму називається величина, що дорівнює відношенню електричного заряду, що пройшов через поперечний переріз провідника, до його протікання. Одиницею виміру заряду є кулон (Кл), час вимірюється в секундах (с). І тут одиниця сили струму виявляється у Кл/с. Таку одиницю називають ампером (А). Для того, щоб виміряти силу струму в ланцюзі, застосовують електровимірювальний прилад, званий амперметром. Для включення в ланцюг амперметр забезпечений двома клемами. У його ланцюг включають послідовно.

Електрична напруга. Ми вже знаємо, що електричний струм є впорядкованим рухом заряджених частинок - електронів. Цей рух створюється за допомогою електричного поля, яке здійснює при цьому певну роботу. Це називається роботою електричного струму. Для того, щоб перемістити більший заряд електричним ланцюгом за 1 с, електричне поле повинно виконати велику роботу. Виходячи з цього, з'ясовується, що робота електричного струму має залежати від сили струму. Але існує ще одне значення, від якого залежить робота струму. Цю величину називають напругою.

Напруга - це відношення роботи струму на певній ділянці електричного ланцюга до заряду, що протікає по цій же ділянці ланцюга. Робота струму вимірюється у джоулях (Дж), заряд – у кулонах (Кл). У зв'язку з цим одиницею виміру напруги стане 1 Дж/Кл. Цю одиницю назвали вольтом (В).

Для того щоб в електричному ланцюзі виникла напруга, потрібне джерело струму. При розімкнутому ланцюгу напруга є тільки на клемах джерела струму. Якщо це джерело струму включити в ланцюг, напруга виникне і окремих ділянках ланцюга. У зв'язку з цим з'явиться струм у ланцюгу. Тобто коротко можна сказати таке: якщо в ланцюзі немає напруги, немає і струму. Для того щоб виміряти напругу застосовують електровимірювальний прилад, званий вольтметром. Своїм зовнішнім виглядом він нагадує амперметр, що раніше згадувався, з тією лише різницею, що на шкалі вольтметра стоїть буква V (замість А на амперметрі). Вольтметр має дві клеми, за допомогою яких він паралельно вмикається в електричний ланцюг.

Електричний опір. Після підключення в електричний ланцюг усіляких провідників та амперметра можна помітити, що при використанні різних провідників амперметр видає різні показання, тобто в цьому випадку сила струму, що є в електричному ланцюзі, різна. Це можна пояснити тим, що різні провідники мають різний електричний опір, що є фізичну величину. На честь німецького фізика її назвали Омом. Як правило, у фізиці застосовуються більші одиниці: кілоом, мегаом та ін. Опір провідника зазвичай позначається буквою R, довжина провідника - L, площа поперечного перерізу - S.

R = р * L/S

де коефіцієнт р називається питомим опором. Цей коефіцієнт виражає опір провідника довжиною в 1 м при площі поперечного перерізу, що дорівнює 1 м2. Питомий опір виражається в Ом х м. Оскільки дроти, як правило, мають досить малий переріз, зазвичай їх площі виражають у квадратних міліметрах. І тут одиницею питомого опору стане Ом x мм2/м. У наведеній нижче табл. 1 показані питомі опори деяких матеріалів.

*Таблиця 1. Питомий електричний опір деяких матеріалів*
Матеріал	р, Ом х м2/м	Матеріал	р, Ом х м2/м
Мідь	0,017	Платино-іридієвий сплав	0,25
Золото	0,024	Графіт	13
Латунь	0,071	Вугілля	40
Олово	0,12	Порцеляна	1019
Свинець	0,21	Ебоніт	1020
Метал або сплав
Срібло	0,016	Манганін (сплав)	0,43
Алюміній	0,028	Константан (сплав)	0,50
Вольфрам	0,055	Ртуть	0,96
Залізо	0,1	Ніхром (сплав)	1,1
Нікелін (сплав)	0,40	Фехраль (сплав)	1,3
Нікелін (сплав)	0,40	Хромель (сплав)	1,5

За даними табл. 1 стає зрозуміло, що найменший питомий електричний опір має мідь, найбільше - метал металів. Крім цього, великий питомий опір мають діелектрики (ізолятори).

Електрична ємність. Ми вже знаємо, що два ізольовані один від одного провідники можуть накопичувати електричні заряди. Це характеризується фізичної величиною, яку назвали електричної ємністю. Електрична ємність двох провідників - не що інше, як відношення заряду одного з них до різниці потенціалів між цим провідником та сусіднім. Чим менше буде напруга при отриманні заряду провідниками, тим більша їхня ємність. За одиницю електричної ємності приймають фарад (Ф). Насправді застосовуються частки цієї одиниці: микрофарад (мкФ) і пикофарад (пФ).

Якщо взяти два ізольованих один від одного провідника, розмістити їх на невеликій відстані один від одного, то вийде конденсатор. Місткість конденсатора залежить від товщини його пластин і товщини діелектрика та його проникності. Зменшуючи товщину діелектрика між пластинами конденсатора можна набагато збільшити ємність останнього. На всіх конденсаторах, окрім їхньої ємності, обов'язково вказується напруга, на яку розраховані ці пристрої.

Робота та потужність електричного струму. Зі сказаного вище відомо, що електричний струм здійснює певну роботу. При підключенні електродвигунів електрострум змушує працювати всіляке обладнання, рухає рейками поїзда, освітлює вулиці, обігріває житло, а також справляє хімічний вплив, тобто дозволяє виконувати електроліз і т. д. Можна сказати, що робота струму на певній ділянці ланцюга дорівнює добутку сили струму, напруги та часу, протягом якого здійснювалася робота. Робота вимірюється в джоулях, напруга – у вольтах, сила струму – амперах, час – у секундах. У зв'язку з цим 1 Дж = 1В х 1А х 1с. З цього виходить, щоб виміряти роботу електричного струму, слід задіяти відразу три прилади: амперметр, вольтметр і годинник. Але це громіздко та малоефективно. Тому, як правило, роботу електричного струму заміряють електричними лічильниками. У пристрої даного приладу є всі вищеназвані прилади.

Потужність електричного струму дорівнює відношенню роботи струму до часу, протягом якого вона відбувалася. Потужність позначається літерою «Р» і виявляється у ватах (Вт). На практиці використовують кіловати, мегавати, гектовати та ін. Для того щоб заміряти потужність ланцюга, потрібно взяти ватметр. Електротехніки роботу струму виражають у кіловат-годинах (кВтч).

Основні закони електричного струму

Закон Ома. Напруга та струм вважаються найбільш зручними характеристиками електричних кіл. Однією з головних особливостей застосування електрики є швидке транспортування енергії з одного місця до іншого та передача її споживачеві у потрібній формі. Добуток різниці потенціалів на силу струму дає потужність, тобто кількість енергії, що віддається в ланцюзі на одиницю часу. Як було сказано вище, щоб виміряти потужність в електричному ланцюзі, знадобилося б 3 прилади. А чи не можна обійтися одним і обчислити потужність за його показаннями та якоюсь характеристикою ланцюга, на кшталт його опору? Багатьом ця ідея сподобалася, вони вважали її плідною.

Отже, що ж таке опір дроту чи ланцюга загалом? Чи має дріт, подібно до водопровідних труб або труб вакуумної системи, постійною властивістю, яку можна було б назвати опором? Наприклад, у трубах відношення різниці тиску, що створює потік, поділений на витрату, зазвичай є постійною характеристикою труби. Так само тепловий потік у дроті підпорядковується простому співвідношенню, в яке входить різниця температур, площа поперечного перерізу дроту та його довжина. Відкриття такого співвідношення для електричних кіл стало результатом успішних пошуків.

У 1820-х роках німецький шкільний вчитель Георг Ом першим розпочав пошуки вищезгаданого співвідношення. Насамперед, він прагнув слави та популярності, які б дозволили йому викладати в університеті. Тільки тому він вибрав таку сферу досліджень, яка обіцяла особливі переваги.

Він був сином слюсаря, тому знав, як витягувати металевий дріт різної товщини, потрібний йому для дослідів. Оскільки на той час не можна було купити придатний дріт, Ом виготовляв його власноруч. Під час дослідів він пробував різні довжини, різні товщини, різні метали та навіть різні температури. Усі ці чинники він варіював по черзі. За часів Ома батареї були ще слабкі, давали струм непостійної величини. У зв'язку з цим дослідник як генератор застосував термопару, гарячий спай якої був поміщений в полум'я. Крім цього, він використовував грубий магнітний амперметр, а різниці потенціалів (Ом називав їх «напруженнями») заміряв шляхом зміни температури або числа термоспаїв.

Вчення про електричні ланцюги тільки-но отримало свій розвиток. Після того, як приблизно в 1800 році винайшли батареї, воно стало розвиватися набагато швидше. Проектувалися і виготовлялися (досить часто вручну) різні прилади, відкривалися нові закони, з'являлися поняття та терміни і т. д. Усе це призвело до глибшого розуміння електричних явищ та факторів.

Оновлення знань про електрику, з одного боку, стало причиною появи нової галузі фізики, з іншого боку, стало основою для бурхливого розвитку електротехніки, тобто були винайдені батареї, генератори, системи електропостачання для освітлення та електричного приводу, електропечі, електромотори та інше , інше.

Відкриття Ома мали велике значення як у розвитку вчення про електрику, так розвитку прикладної електротехніки. Вони дозволили легко пророкувати властивості електричних кіл для постійного струму, а згодом - для змінного. У 1826 році Ом опублікував книгу, в якій виклав теоретичні висновки та експериментальні результати. Але його надії не виправдалися, книгу зустріли глумом. Це сталося тому, що метод грубого експериментування здавався мало привабливим у епоху, коли багато хто захоплювався філософією.

Йому не залишалося нічого іншого, як залишити посаду викладача. Призначення в університет він не домігся з цієї причини. Протягом 6 років вчений жив у злиднях, без впевненості в майбутньому, відчуваючи гірке розчарування.

Але поступово його праці здобули популярність спочатку за межами Німеччини. Ома поважали за кордоном, користувалися його дослідженнями. У зв'язку із цим співвітчизники змушені були визнати його на батьківщині. 1849 року він отримав посаду професора Мюнхенського університету.

Ом відкрив простий закон, що встановлює зв'язок між силою струму та напругою для відрізка дроту (для частини ланцюга, для всього ланцюга). Крім цього, він склав правила, які дозволяють визначити, що зміниться, якщо взяти дріт іншого розміру. Закон Ома формулюється наступним чином: сила струму на ділянці ланцюга прямо пропорційна напрузі на цій ділянці і обернено пропорційна опору ділянки.

Закон Джоуля-Ленца. Електричний струм у будь-якій ділянці ланцюга виконує певну роботу. Наприклад візьмемо якусь ділянку ланцюга, між кінцями якого є напруга (U). За визначенням електричної напруги робота, що здійснюється при переміщенні одиниці заряду між двома точками, дорівнює U. Якщо сила струму на даній ділянці ланцюга дорівнює i, то за час t пройде заряд it, і тому робота електричного струму в цій ділянці буде:

А = Uit

Це вираз справедливо для постійного струму в будь-якому випадку, для будь-якої ділянки ланцюга, який може містити провідники, електромотори та ін. Потужність струму, тобто робота в одиницю часу, дорівнює:

Р = A/t = Ui

Цю формулу застосовують у системі СІ визначення одиниці напруги.

Припустимо, що ділянка ланцюга є нерухомим провідником. У цьому випадку вся робота перетвориться на тепло, яке виділиться у цьому провіднику. Якщо провідник однорідний і підпорядковується закону Ома (сюди відносяться всі метали та електроліти), то:

U = ir

де r – опір провідника. В такому випадку:

А = rt2i

Цей закон уперше досвідченим шляхом вивів Е. Ленц і, незалежно від нього, Джоуль.

Слід зазначити, що нагрівання провідників знаходить численне застосування у техніці. Найпоширеніше і найважливіше серед них – освітлювальні лампи розжарювання.

Закон електромагнітної індукції. У першій половині ХІХ століття англійський фізик М. Фарадей відкрив явище магнітної індукції. Цей факт, став надбанням багатьох дослідників, дав потужний поштовх розвитку електро-і радіотехніки.

У ході дослідів Фарадей з'ясував, що при зміні числа ліній магнітної індукції, що пронизують поверхню, обмежену замкнутим контуром, у ньому виникає електричний струм. Це і є основою, мабуть, найважливішого закону фізики – закону електромагнітної індукції. Струм, який виникає у контурі, назвали індукційним. У зв'язку з тим, що електрострум виникає в ланцюгу тільки у разі впливу на вільні заряди сторонніх сил, то при змінному магнітному потоці, що проходить по поверхні замкнутого контуру, в ньому з'являються ці сторонні сили. Дія сторонніх сил у фізиці називається електрорушійною силою або ЕРС індукції.

Електромагнітна індукція з'являється також у незамкнутих провідниках. У тому випадку, коли провідник перетинає магнітні силові лінії, на його кінцях виникає напруга. Причиною появи такої напруги стає ЕРС індукції. Якщо магнітний потік, що проходить крізь замкнутий контур, не змінюється, то індукційний струм не з'являється.

За допомогою поняття «ЕРС індукції» можна розповісти про закон електромагнітної індукції, тобто ЕРС індукції в замкнутому контурі дорівнює модулю швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену контуром.

Правило Ленца. Як ми знаємо, у провіднику виникає індукційний струм. Залежно та умовами своєї появи він має різний напрямок. З цього приводу російський фізик Ленц сформулював таке правило: індукційний струм, що виникає в замкнутому контурі, завжди має такий напрям, що створюване ним магнітне поле не дає магнітному потоку змінюватися. Усе це викликає виникнення індукційного струму.

Індукційний струм, як і будь-який інший, має енергію. Отже, у разі індукційного струму з'являється електрична енергія. Згідно із законом збереження та перетворення енергії, вищеназвана енергія може виникнути тільки за рахунок кількості енергії будь-якого іншого виду енергії. Таким чином, правило Ленца повністю відповідає закону збереження та перетворення енергії.

Крім індукції, у котушці може з'являтися так звана самоіндукція. Її суть полягає у наступному. Якщо в котушці виникає струм або його сила змінюється, то з'являється магнітне поле, що змінюється. А якщо змінюється магнітний потік, що проходить через котушку, то в ній виникає електрорушійна сила, яка називається ЕРС самоіндукції.

Згідно з правилом Ленца, ЕРС самоіндукції при замиканні ланцюга створює перешкоди силі струму і не дає їй зростати. При вимиканні ланцюга ЕРС самоіндукції знижує силу струму. У тому випадку, коли сила струму в котушці досягає певного значення, магнітне поле перестає змінюватися і ЕРС самоіндукції набуває нульового значення.

Заряд у русі. Він може набувати форми раптового розряду статичної електрики, такого як, наприклад, блискавка. Або це може бути контрольований процес у генераторах, батареях, сонячних або паливних елементах. Сьогодні ми розглянемо саме поняття "електричний струм" та умови існування електричного струму.

Електрична енергія

Більшість електроенергії, яку ми використовуємо, надходить у вигляді змінного струму з електричної мережі. Він створюється генераторами, що працюють за законом індукції Фарадея, завдяки якому магнітне поле, що змінюється, може індукувати електричний струм у провіднику.

Генератори мають котушки проводи, що обертаються, які проходять через магнітні поля в міру їх обертання. Коли обертаються котушки, вони відкриваються і закриваються щодо магнітного поля і створюють електричний струм, що змінює напрямок на кожному повороті. Струм проходить через повний цикл вперед і назад 60 разів на секунду.

Генератори можуть харчуватися від парових турбін, нагрітих вугіллям, природним газом, нафтою чи ядерним реактором. З генератора струм проходить через ряд трансформаторів, де зростає його напруга. Діаметр проводів визначає величину та силу струму, яку вони можуть переносити без перегріву та втрати енергії, а напруга обмежена лише тим, наскільки добре лінії ізольовані від землі.

Цікаво відзначити, що струм переноситься лише одним дротом, а не двома. Дві його сторони позначаються як позитивна та негативна. Однак, оскільки полярність змінного струму змінюється 60 разів на секунду, вони мають інші назви - гарячі (магістральні лінії електропередач) і заземлені (що проходять під землею для замикання ланцюга).

Навіщо потрібний електричний струм?

Існує маса можливостей застосування електроструму: він може висвітлити ваш будинок, вимити та висушити одяг, підняти двері вашого гаража, змусити закипіти воду в чайнику та дати можливість працювати іншим побутовим предметам, які значно полегшують нам життя. Проте дедалі важливішим стає здатність струму передавати інформацію.

При підключенні до Інтернету комп'ютером використовується лише невелика частина електричного струму, але це те, без чого сучасна людина не уявляє свого життя.

Поняття про електричний струм

Подібно до річкової течії, потоку молекул води, електричний струм - це потік заряджених частинок. Що це таке, що його викликає і чому він не завжди йде в одному напрямку? Коли ви чуєте слово тече, про що ви думаєте? Можливо це буде річка. Це хороша асоціація, тому що саме через це електричний струм отримав свою назву. Він дуже схожий на потік води, тільки замість молекул води, що рухаються руслом, заряджені частинки рухаються провідником.

Серед умов, необхідних існування електричного струму, є пункт, що передбачає наявність електронів. Атоми у провідному матеріалі мають багато цих вільних заряджених частинок, які плавають навколо та між атомами. Їх рух є випадковим, тому потік у якомусь заданому напрямку відсутня. Що потрібно, щоб існував електричний струм?

Умови існування електричного струму включають наявність напруги. Коли воно застосовується до провідника, всі вільні електрони рухатимуться в одному напрямку, створюючи струм.

Цікаво про електричний струм

Цікаво, що коли електрична енергія передається через провідник зі швидкістю світла, самі електрони рухаються набагато повільніше. Насправді, якби ви не поспішаючи пройшли поряд із струмопровідним дротом, ваша швидкість була б у 100 разів швидше, ніж рухаються електрони. Це зумовлено тим, що їм не потрібно долати величезних відстаней, щоб передавати енергію один одному.

Прямий та змінний струм

Сьогодні широко використовуються два різні типи струму - постійний і змінний. У першому електрони рухаються в одному напрямку, з «негативної» сторони на «позитивну». Змінний струм штовхає електрони назад і вперед, змінюючи напрямок потоку кілька разів на секунду.

Генератори, що використовуються на електростанціях для електроенергії, призначені для виробництва змінного струму. Ви, напевно, ніколи не звертали уваги на те, що світло у вашому будинку насправді мерехтить, оскільки поточний напрямок змінюється, але це відбувається занадто швидко, щоб очі змогли це розпізнати.

Якими є умови існування постійного електричного струму? Навіщо нам потрібні обидва типи і який із них кращий? Це добрі питання. Той факт, що ми все ще використовуємо обидва типи струму, говорить про те, що вони служать певним цілям. Ще в XIX столітті було зрозуміло, що ефективна передача потужності на великі відстані між електростанцією та будинком була можлива лише за дуже високої напруги. Але проблема полягала в тому, що відправлення справді високої напруги було надзвичайно небезпечним для людей.

Вирішення цієї проблеми полягало в тому, щоб зменшити напругу поза домом, перш ніж відправляти її всередину. І до цього дня постійний електричний струм використовується для передачі на великі відстані, в основному через його здатність легко перетворюватися на інші напруги.

Як працює електричний струм

Умови існування електричного струму включають наявність заряджених частинок, провідника і напруги. Багато вчених вивчали електрику та виявили, що існує два його типи: статичне та поточне.

Саме друге відіграє величезну роль у повсякденному житті будь-якої людини, оскільки є електричним струмом, який проходить через ланцюг. Ми щодня використовуємо його для харчування наших будинків та багато іншого.

Що таке електричний струм?

Коли ланцюги циркулюють електричні заряди з місця в інше, виникає електричний струм. Умови існування електричного струму включають, крім заряджених частинок, наявність провідника. Найчастіше це провід. Схема його є замкнутий контур, у якому струм проходить від джерела живлення. Коли ж ланцюг розімкнуто, він не може закінчити шлях. Наприклад, коли світло у вашій кімнаті вимкнене, ланцюг розімкнений, але коли ланцюг замкнутий, світло горить.

Потужність струму

На умови існування електричного струму у провіднику великий вплив має така характеристика напруги, як потужність. Це показник того, скільки енергії використовується протягом певного періоду часу.

Існує багато різних одиниць, які можуть бути використані для вираження даної характеристики. Однак електрична потужність майже вимірюється у ватах. Один ват дорівнює одному джоулю в секунду.

Електричний заряд у русі

Якими є умови існування електричного струму? Він може набувати форми раптового розряду статичної електрики, такого як блискавка або іскра від тертя з вовняною тканиною. Однак частіше, коли ми говоримо про електричний струм, ми маємо на увазі більш контрольовану форму електрики, завдяки якій світиться світло і працюють прилади. Більшість електричного заряду переноситься негативними електронами та позитивними протонами всередині атома. Однак другі переважно іммобілізовані всередині атомних ядер, тому робота з перенесення заряду з одного місця в інше проходить електронами.

Електрони у провідному матеріалі, такому як метал, значною мірою вільні для переходу від одного атома до іншого вздовж їх зон провідності, які є вищими електронними орбітами. Достатня електрорушійна сила або напруга створює дисбаланс заряду, який може спричинити рух електронів через провідник у вигляді електричного струму.

Якщо провести аналогію з водою, візьмемо, наприклад, трубу. Коли ми відкриваємо клапан на одному кінці, щоб вода потрапила в трубу, то нам не потрібно чекати, поки ця вода прокладе весь шлях до кінця. Ми отримуємо воду на іншому кінці майже миттєво, тому що вода, що входить, штовхає воду, яка вже знаходиться в трубі. Це те, що відбувається у разі електричного струму у дроті.

Електричний струм: умови існування електричного струму

Електричний струм зазвичай сприймається як потік електронів. Коли два кінці батареї з'єднані один з одним за допомогою металевого дроту, ця заряджена маса через провід потрапляє з одного кінця (електрода або полюса) на протилежний батареї. Отже, назвемо умови існування електричного струму:

Заряджені частинки.
Провідник.
Джерело напруги.

Однак не все так просто. Які умови потрібні для існування електричного струму? На це питання можна відповісти докладніше, розглянувши такі характеристики:

Різниця потенціалів (напруга).Це одна з обов'язкових умов. Між двома точками має бути різниця потенціалів, що означає, що відштовхувальна сила, яка створюється зарядженими частинками в одному місці, повинна бути більшою, ніж їхня сила в іншій точці. Джерела напруги, як правило, не зустрічаються в природі, і електрони розподіляються у навколишньому середовищі досить рівномірно. Все ж таки вченим вдалося винайти певні типи приладів, де ці заряджені частинки можуть накопичуватися, тим самим створюючи ту необхідну напругу (наприклад, в батарейках).
Електричний опір (провідник).Це друга важлива умова, яка потрібна для існування електроструму. Це шлях, яким переміщаються заряджені частки. Як провідники виступають тільки ті матеріали, які дають можливість електронам вільно переміщатися. Ті ж, які не мають цієї здібності, називаються ізоляторами. Наприклад, дріт з металу буде чудовим провідником, тоді як його гумова оболонка буде чудовим ізолятором.

Ретельно вивчивши умови виникнення та існування електричного струму, люди змогли приручити цю потужну та небезпечну стихію та спрямувати її на благо людства.

Електромагнітна індукція була відкрита Майклом Фарадеєм у 1831 році. Він виявив, що електрорушійна сила, що виникає в замкнутому контурі, що проводить, пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через поверхню, обмежену цим контуром. Величина ЕРС не залежить від того, що є причиною зміни потоку зміна магнітного поля або рух контуру (або його частини) в магнітному полі. Електричний струм, викликаний цією ЕРС, називається індукційним струмом.

Закон Фарадея Відповідно до закону електромагнітної індукції Фарадея електрорушійна сила, що діє вздовж довільно обраного контуру Знак «мінус» у формулі відображає правило Ленца, назване так на ім'я російського фізика Е. Х. Ленца: Індукційний струм, що виникає в замкненому провідному контурі, має такий напрям, що створюване ним магнітне поле протидіє зміні магнітного потоку, яким був викликаний даний струм.

Магнітний потік У однорідному магнітному полі, модуль вектора індукції якого дорівнює, поміщений плоский замкнутий контур площею S. Нормаль n до площини контуру становить кут a з напрямком вектора магнітної індукції В (див. рис. 1). Магнітним потоком через поверхню називається величина Ф, що визначається співвідношенням: Ф = S · cos a. Одиниця виміру магнітного потоку в системах СІ - 1 Вебер (1 Вб).

ЕРС індукції в провіднику, що рухається Нехай провідник довжиною L переміщається зі швидкістю V в однорідному магнітному полі, перетинаючи силові лінії. Разом із провідником рухаються заряди, що знаходяться у провіднику. На заряд, що рухається в магнітному полі, діє сила Лоренца. Вільні електрони зміщуються одного кінця провідника, але в іншому залишаються не скомпенсовані позитивні заряди. Виникає різниця потенціалів, яка і є ЕРС індукції ei. Її величину можна визначити, розрахувавши роботу, яку виконує сила Лоренца при переміщенні заряду вздовж провідника: ei = A/q = F·L/q. Звідси випливає, що ei = B · V · L · sin a.

Самоіндукція Самоіндукція є окремим випадком різноманітних проявів електромагнітної індукції. Розглянемо контур, підключений до джерела струму (рис. 6). По контуру протікає електричний струм I. Цей струм створює у навколишньому просторі магнітне поле. Через війну контур пронизується власним магнітним потоком Ф. Вочевидь, що власний магнітний потік пропорційний струму в контурі, створив магнітної полі: Ф = L·I. Коефіцієнт пропорційності L називається індуктивністю контуру. Індуктивність залежить від розмірів, форми провідника, магнітних властивостей середовища. Одиниця виміру індуктивності в системі СІ - 1 Генрі (Гн). Якщо струм у контурі змінюється, змінюється і власний магнітний потік Фс. Зміна величини Фс призводить до виникнення у контурі ЕРС індукції. Це явище називається самоіндукцією, а відповідне значення - ЕРС самоіндукції eiс. З закону електромагнітної індукції випливає, що eіс = dФс/dt. Якщо L = const, то eiс = - L · dI / dt.

Трансформатор Трансформатор є статичний електромагнітний апарат з двома (або більше) обмотками, призначений найчастіше для перетворення змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої напруги. Перетворення енергії у трансформаторі здійснюється змінним магнітним полем. Трансформатори широко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані, розподіл її між приймачами, а також у різних випрямних, підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.

Силові трансформатори Силові трансформатори перетворять змінний струм однієї напруги на змінний струм іншої напруги для живлення електроенергією споживачів. Залежно від призначення вони можуть бути такими, що підвищують або знижують. У розподільчих мережах застосовують, як правило, трифазні двообмотувальні знижувальні трансформатори, що перетворюють напругу 6 і 10 кВ на напругу 0,4 кВ.

Трансформатор струму Трансформатор струму є допоміжним апаратом, в якому вторинний струм практично пропорційний первинному струму і призначений для включення вимірювальних приладів і реле в електричні ланцюги змінного струму. Трансформатори струму служать для перетворення струму будь-якого значення і напруги в струм, зручний для вимірювання стандартними приладами (5 А), живлення струмових обмоток реле, пристроїв, що відключають, а також для ізолювання приладів і обслуговуючого їх персоналу від високої напруги.

Вимірювальні трансформатори напруги Вимірювальні трансформатори напруги – це проміжні трансформатори, через які включаються вимірювальні прилади при високих напругах. Завдяки цьому вимірювальні прилади виявляються ізольованими від мережі, що робить можливим застосування стандартних приладів (з переградуванням їх шкали) і тим самим розширює межі вимірюваних. Трансформатори напруги використовуються як для вимірювання напруги, потужності, енергії, так і для живлення ланцюгів автоматики, сигналізацій та релейного захисту ліній електропередач від замикання на землю. У ряді випадків трансформатори напруги можуть бути використані як малопотужні знижувальні силові трансформатори або як випробувальні трансформатори, що підвищують (для випробування ізоляції електричних апаратів).

Класифікація трансформаторів напруги Трансформатори напруги розрізняються: а) за кількістю фаз однофазні та трифазні; б) за кількістю обмоток двообмотувальні та триобмотувальні; в) за класом точності, тобто за допустимими значеннями похибок; г) за способом охолодження трансформатори з масляним охолодженням (масляні), з природним повітряним охолодженням (сухі та з литою ізоляцією); д) за родом установки для внутрішньої установки, для зовнішньої установки та для комплектних розподільчих пристроїв (КРУ)

Класифікація трансформаторів струму Трансформатори струму класифікуються за різними ознаками: 1. За призначенням трансформатори струму можна розділити на вимірювальні, захисні, проміжні (для включення вимірювальних приладів у струмові ланцюги релейного захисту, для вирівнювання струмів у схемах диференціальних захистів і т.д.). (високої точності, а також з багатьма коефіцієнтами трансформації). 2. За родом установки розрізняють трансформатори струму: а) для зовнішньої установки (у відкритих розподільних пристроях); б) для внутрішньої установки; в) вбудовані в електричні апарати та машини: вимикачі, трансформатори, генератори тощо; г) накладні, що одягаються зверху на прохідний ізолятор (наприклад, на високовольтне введення силового трансформатора); д) переносні (для контрольних вимірювань та лабораторних випробувань). 3. За конструкцією первинної обмотки трансформатори струму діляться на: а) багатовиткові (котушкові, з петлевою обмоткою та з вісімковою обмоткою); б) одновиткові (стрижневі); в) шинні.

4. За способом встановлення трансформатори струму для внутрішньої та зовнішньої установки поділяються на: а) прохідні; б) опорні. 5. По виконанню ізоляції трансформатори струму можна розбити на групи: а) з сухою ізоляцією (порцеляна, бакеліт, лита епоксидна ізоляція тощо); б) з паперово-масляною ізоляцією та з конденсаторною паперово-масляною ізоляцією; в) із заливкою компаундом. 6. За кількістю ступенів трансформації є трансформатори струму: а) одноступінчасті; б) двоступінчасті (каскадні). 7. За робочою напругою розрізняють трансформатори: а) на номінальну напругу вище 1000; б) на номінальну напругу до 1000 В.

Генератори електричної енергії Електричний струм виробляється в генераторах - пристроях, що перетворюють енергію того чи іншого виду електричну енергію. До генераторів відносяться гальванічні елементи, електростатичні машини, термобатареї, сонячні батареї тощо. Область застосування кожного з перерахованих видів генераторів електроенергії визначається їх характеристиками. Так, електростатичні машини створюють високу різницю потенціалів, але нездатні створити в ланцюзі скільки-небудь значну силу струму. Гальванічні елементи можуть дати великий струм, але тривалість їхньої дії невелика. Переважну роль нашого часу грають електромеханічні індукційні генератори змінного струму. У цих генераторах механічна енергія перетворюється на електричну. Їхня дія заснована на явищі електромагнітної індукції. Такі генератори мають порівняно простий пристрій і дозволяють отримувати великі струми при досить високій напрузі.

Генератор змінного струму Генератор змінного струму (альтернатор) є електромеханічним пристроєм, який перетворює механічну енергію на електричну енергію змінного струму. До генераторів відносяться гальванічні елементи, електростатичні машини, термобатареї, сонячні батареї тощо. Область застосування кожного з перерахованих видів генераторів електроенергії визначається їх характеристиками. Так, електростатичні машини створюють високу різницю потенціалів, але нездатні створити в ланцюзі скільки-небудь значну силу струму.