Индукционный генератор переменного тока. В индукционных генераторах переменного тока механическая энергия превращается в электрическую. Индукционный генератор состоит из двух частей: подвижной, которая называется ротором, и неподвижной, которая называется статором. Действие генератора основано на явлении электромагнитной индукции. Индукционные генераторы имеют сравнительно простое устройство и позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется много 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, состоящая из последовательно соединенных витков, в которых индуцируется переменная электродвижущая сила. Так как электродвижущие силы, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда электродвижущей силы индукции в обмотке пропорциональна числу витков в ней.

Рис. 6.9

Число силовых линий, пронизывающих каждый виток, непрерывно меняется от максимального значения, когда он расположен поперек поля, до нуля, когда силовые линии скользят вдоль витка. В результате при вращении витка между полюсами магнита через каждые пол-оборота направление тока меняется на противоположное, и в витке появляется переменный ток. Во внешнюю цепь ток отводится при помощи скользящих контактов. Для этого на оси обмотки укреплены контактные кольца, присоединенные к концам обмотки. Неподвижные пластины – щетки – прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки с внешней цепью (рис. 6.9).

Пусть виток провода вpащается в одноpодном магнитном поле с постоянной угловой скоpостью . Магнитный поток, пронизывающий виток, меняется по закону , здесь S – площадь витка. Согласно закону Фаpадея в обмотке наводится электродвижущая сила индукции, которая опpеделяется следующим обpазом:

где N – число витков в обмотке. Таким образом, электродвижущая сила индукции в обмотке изменяется по синусоидальному закону и пpопоpциональна числу витков в обмотке и частоте вpащения.

В опыте с вращающейся обмоткой статором является магнит и контакты, между которыми помещена обмотка. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится электродвижущая сила, уложены в пазах статора и остаются неподвижными. На тепловых электростанциях для вращения ротора используются паровые турбины. Турбины, в свою очередь, приводятся во вращение струями водяного пара, полученного в огромных паровых котлах за счет сжигания угля или газа (теплоэлектростанции) или распада вещества (атомные электростанции). На гидроэлектростанциях для вращения ротора используются водяные турбины, которые вращаются водой, падающей с большой высоты.

Электрогенераторы играют важнейшую роль в развитии нашей технологической цивилизации, поскольку позволяют получать энергию в одном месте, а использовать ее в другом. Паровая машина, например, может преобразовывать энергию сгорания угля в полезную работу, но использовать эту энергию можно только там, где установлены угольная топка и паровой котел. Электростанция же может размещаться весьма далеко от потребителей электроэнергии – и, тем не менее, снабжать ею заводы, дома и т.п.

Рассказывают (скорее всего, это всего лишь красивая сказка), будто Фарадей демонстрировал прототип электрогенератора Джону Пилу, канцлеру казначейства Великобритании, и тот спросил ученого: «Хорошо, мистер Фарадей, все это очень интересно, а какой от всего этого толк?».

«Какой толк? – якобы удивился Фарадей. – Да вы знаете, сэр, сколько налогов эта штука со временем будет приносить в казну?!»

Трансформатор.

Трансформатор. Электродвижущая сила мощных генераторов электростанций велика, между тем практическое использование электроэнергии требует чаще всего не очень высоких напряжений, а передача энергии, наоборот, очень высоких.

Для уменьшения потерь на нагревание проводов необходимо уменьшить силу тока в линии передачи, и, следовательно, для сохранения мощности увеличить напряжение. Напряжение, вырабатываемое генераторами (обычно около 20 кВ), повышают до напряжения 75 кВ, 500 кВ и даже до напряжения 1,15 МВ, в зависимости от длины линии электропередачи. Повышая напряжение с 20 до 500 кВ, то есть в 25 раз, уменьшают потери в линии в 625 раз.

Преобразование переменного тока определенной частоты, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется электромагнитным устройством, не имеющим подвижных частей – электрическим трансформатором. Трансформатор – важный элемент многих электрических приборов и механизмов. Зарядные устройства и игрушечные железные дороги, радиоприемники и телевизоры – всюду трудятся трансформаторы, которые понижают или повышают напряжение. Среди них встречаются как совсем крошечные, не более горошины, так и настоящие колоссы массой в сотни тонн и более.

Рис. 6.10

Трансформатор состоит из магнитопровода, представляющего собой набор пластин, которые обычно изготавливаются из ферромагнитного материала (рис. 6.10). На магнитопроводе располагаются две обмотки – первичная и вторичная. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Ферромагнетик увеличивает количество силовых линий магнитного поля приблизительно в 10 000 раз и локализует поток магнитной индукции внутри себя, благодаря чему обмотки трансформатора могут быть пространственно разделены и все же остаются индуктивно связанными.

Действие трансформатора основано на явлениях взаимной индукции и самоиндукции. Индукция между первичной и вторичной обмоткой взаимна, то есть ток, протекающий во вторичной обмотке, индуцирует электродвижущую силу в первичной, точно так же, как первичная обмотка индуцирует электродвижущую силу во вторичной. Более того, поскольку витки первичной обмотки охватывают собственные силовые линии, в них самих возникает электродвижущая сила самоиндукции. Электродвижущая сила самоиндукции наблюдается также и во вторичной обмотке.

Пусть первичная обмотка подсоединяется к источнику переменного тока с электродвижущей силой , поэтому в ней возникает переменный ток , создающий в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток ? , который сосредотачивается внутри магнитного сердечника и пронизывает все витки первичной и вторичной обмоток.

При отсутствии внешней нагpузки выделяемая в тpансфоpматоpе мощность близка к нулю, то есть близка к нулю сила тока. Применим к первичной цепи закон Ома: сумма электродвижущей силы индукции и напряжения в цепи равна произведению силы тока на сопротивление. Полагая , можно записать: , следовательно, , где Ф – поток пронизывающий каждый виток первичной катушки. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же электродвижущую силу в каждом витке, то суммарная электродвижущая сила, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу ее витков. Следовательно, .

Коэффициент трансформации напряжения равен отношению напpяжения во вторичной цепи к напряжению в первичной цепи. Для амплитудных значений напряжений на обмотках можно записать:

Таким образом, коэффициент трансформации определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Если коэффициент , трансформатор будет повышающим, а если – понижающим.

Написанные выше соотношения, строго говоря, применимы только к идеальному трансформатору, в котором нет рассеяния магнитного потока и отсутствуют потери энергии на джоулево тепло. Эти потери могут быть связаны с наличием активного сопротивления самих обмоток и возникновением индукционных токов (токов Фуко) в сердечнике.

Токи Фуко.

Токи Фуко. Индукционные токи могут возникать также в сплошных массивных проводниках. При этом замкнутая цепь индукционного тока образуется в толще самого проводника при его движении в магнитном поле или под влиянием переменного магнитного поля. Эти токи названы по имени французского физика Ж.Б.Л. Фуко, который в 1855 г. обнаружил нагревание ферромагнитных сердечников электрических машин и других металлических тел в переменном магнитном поле и объяснил этот эффект возбуждением индукционных токов. Эти токи в настоящее время называются вихревыми токами или токами Фуко.

Если железный сердечник находится в переменном магнитном поле, то в нем под действием индукционного электрического поля наводятся внутренние вихревые токи – токи Фуко, ведущие к его нагреванию. Так как электродвижущая сила индукции всегда пропорциональна частоте колебаний магнитного поля, а сопротивление массивных проводников мало, то при высокой частоте в проводниках будет выделяться, согласно закону Джоуля–Ленца, большое количество тепла.

Во многих случаях токи Фуко бывают нежелательными, поэтому приходится принимать специальные меры для их уменьшения. В частности, эти токи вызывают нагревание ферромагнитных сердечников трансформаторов и металлических частей электрических машин. Для снижения потерь электрической энергии из-за возникновения вихревых токов сердечники трансформаторов изготавливают не из сплошного куска ферромагнетика, а из отдельных металлических пластин, изолированных друг от друга диэлектрической прослойкой.

Рис. 6.11

Вихревые токи широко используются для плавки металлов в так называемых индукционных печах (рис. 6.11), для нагревания и плавления металлических заготовок, получения особо чистых сплавов и соединений металлов. Для этого металлическую заготовку помещают в индукционную печь (соленоид, по которому пропускают переменный ток). Тогда, согласно закону электромагнитной индукции, внутри металла возникают индукционные токи, которые разогревают металл и могут его расплавить. Создавая в печи вакуум и применяя левитационный нагрев (в этом случае силы электромагнитного поля не только разогревают металл, но и удерживают его в подвешенном состоянии вне контакта с поверхностью камеры), получают особо чистые металлы и сплавы.

И относится к северо-восточным центральным штатам США. Территория штата Висконсин - 169 639 км 2 (23 место среди ).

В Висконсине выделяют несколько физикогеографических регионов: прибрежную равнину озера Верхнего, северное нагорье, центральную равнину, западную возвышенность и восточные хребты и долины.

Прибрежная равнина озера Верхнего - протянувшаяся вдоль побережья низменность, полого понижающаяся к озеру. Равнина, ширина которой 30-35 км, в основном покрыта лиственными (осина и береза) лесами, встречаются также и заболоченные участки. У побережья расположен Национальный заповедник Апостольских островов, в который входят двадцать один остров.

Северное нагорье Висконсина - это обширное холмистое плоскогорье, на котором находится и самая высокая точка штата - Тиммс-Хилл (595 метров над уровнем моря). На северном нагорье расположено множество озер, этот регион часто называют "Озерный край". Практически вся территория нагорья покрыта лесами, здесь распространены клен, осина, липа, береза, ель. Более шести тысяч км 2 занимает одна из многочисленных туристических достопримечательностей Висконсина - Национальный лес Чиквамегон-Николь, в котором живут медведи, белохвостые олени, лоси, росомахи, куницы, рыси, белки и многие другие виды животных. Среди многочисленных птиц в этом заповеднике можно увидеть и - белоголового орлана.

Центральная рвнина Висконсина - плоская песчаная низменность, бывшая когда-то дном ледникового озера. Местами на равнине встречаются холмы и невысокие (до 370 метров над уровнем моря) столовые горы из песчаника. Очень красивы скальные образования на реке Висконсин в районе Висконсин-Деллс.

Западная возвышенность Висконсина - холмистый регион, изрезанный множеством рек и ручьев. Здесь много пещер, скальных выходов, оврагов. Не используемые для сельского хозяйства земли покрыты лесами, в основном здесь растут дуб, клен и береза.

В этом регионе расположен очень популярный у туристов парк штата Висконсин "Чертово озеро". Живописное озеро, давшее имя парку, причудливые скальные образования и густые леса ежегодно привлекают более миллиона посетителе.

На юго-востоке штата находится регион восточных хребтов и долин. Вокруг двух протянувшихся с севера на юг вдоль побережья озера Мичиган холмистых (до трехсот метров над уровнем моря) гряд раскинулись практически плоские равнины. Здесь расположено крупнейшее в Висконсине озеро - Виннебаго, площадь которого превышает 550 км 2 (а всего в штате более четырнадцати тысяч озер).

Почти половина территории штата Висконсин покрыта лесами, в основном лиственными и смешанными.

Для Висконсина характерен влажный континентальный климат с большими сезонными колебаниями температуры и значительным количеством осадков. Зимы здесь обычно холодные, ветреные и снежные, лето теплое и влажное. Очень сильное влияние на климатические условия оказывает близость Великих озер.

Столица штата: Мадисон
Официальное название: State of Wisconsin (WI)
Самый крупный город: Милуок

Другие крупные города: Грин Бэй, Кеноша, Расин, Эпплтон, Уокиша, Ошкош, О-Клэр, Вест-Эллис, Джейнсвилл, Ла-Кросс, Шебойгэн, Эшлтон.
Прозвища штата: Штат барсуков
Девиз штата: Вперед!
Дата образования штата: 1848 год (30-й по порядку)


Штат Висконсин (Wisconsin) находящийся на севере центральной части страны, входит в число штатов Среднего Запада США. Название штата Висконсин происходит от названия крупнейшей реки, протекающей по территории штата, притока Миссисипи — реки Висконсин. Название реке Висконсин дал первый европеец, исследовавший эти земли — француз Жак Маркетт. Он использовал для него слово Meskousing из алгонкинского языка коренных жителей Америки — индейцев. Позднее название изменилось на Ouisconsin, а в английский язык оно пришло как Wisconsin — Висконсин.
Висконсин относится к региону Великих Озер. Северную границу штата составляют озеро Верхнее и сложная граница с Мичиганом, которая идёт местами по рекам Монреаль и Меномини. На востоке Висконсин граничит с озером Мичиган, на юге с Иллинойсом, а на западе с Айовой и Миннесотой, в основном по рекам Миссисипи и Сен-Круа. Большая часть штата расположена в бассейне реки Миссисипи.
Климат влажный, лето теплое, зима снежная, холодная. Висконсин - штат фермеров, здесь производится молоко и бесчисленное количество видов сыра.

Население штата Висконсин

В штате живут около 5 700 000 человек (двадцатое место по численности населения среди штатов США). Средняя плотность населения в штате — около 40 человек на км2 (25 место в США).

Расовый состав населения штата Висконсин

• Белые — 86,2%
• Черные (афроамериканцы) — 6,3%
• Азиаты — около 2,3%
• Коренные американцы (индейцы или эскимосы Аляски) — около 1,0%
• Прочие расы — около 2,4%
• Две или более рас — около 1,8%
• Испаноязычные или латиноамериканцы (любой расы) — около 5,9%

Самые крупные этнические (национальные) группы среди населения штата Висконсин

• Немцы — около 43%
• Ирландцы — около 11%
• Поляки — около 9%
• Норвежцы — около 8%
• Англичане — около 7%
• Итальянцы — около 6%

В Висконсине самый большой среди всех штатов США процент этнических поляков.

История штата

На территории современного штата Висконсин люди живут около двенадцати тысяч лет. Постепенно коренные жители американского континента переходили от охоты и собирательства к ведению сельского хозяйства, примерно две с половиной тысячи лет назад на землях Висконсина появились первые постоянные поселения.

Индейские племена Висконсина первого тысячелетия нашей эры известны своей культурой «фигурных курганов», насыпей, изображающих животных или людей. Количество курганов на территории Висконсина превышает их количество на всей остальной территории США.

Первыми из европейцев, современную территорию штата посетили французы. В 1634 году на землю Висконсина высадился француз Жан Николе. Территория штата стала колонией Франции. В 1763 году, территория перешла под контроль Англии после Семилетней войны.В 1783 году формальную власть над территорией Висконсина получили Соединенные Штаты Америки.

После Американской Революции Висконсин стал частью Северо-западной территории США. По мере расщепления этой территории, Висконсин становился частью Индианской, Иллинойской и Мичиганской территорий.
В двадцатых годах XIX века в Висконсине произошло несколько вооруженных столкновений между американцами и индейцами, известных как «Война виннебаго». Кроме того, в 1832 году на землях Висконсина прошло несколько сражений «Войны Черного Ястреба», в том и числе и битва у реки у Бэд-Эйкс, когда восставшие индейцы были окончательно разгромлены. Результатом победы европейцев в этих конфликтах стало практически полное вытеснение индейских племен из Висконсина.
28 мая 1848 года Висконсин официально стал штатом США.

Достопримечательности штата Висконсин

Индейцы виннебаго в Висконсине во время переписи населения, 1911 год

Одна из многочисленных туристических достопримечательностей Висконсина — Национальный лес Чиквамегон-Николь, в котором живут медведи, белохвостые олени, лоси, росомахи, куницы, рыси, белки и многие другие виды животных.

Озеро Рок находится в 40 км к востоку от Мэдисона (штат Висконсин).

Популярный у туристов парк штата Висконсин «Чертово озеро». Живописное озеро, давшее имя парку, причудливые скальные образования и густые леса ежегодно привлекают более миллиона посетителей

Осень в парке штата Висконсин «Чертово озеро»

Река Чиппева в Висконсине

Рассвет на озере Мичиган, штат Висконсин

«Крылатый» музей исскуств в Милуоки — своеобразная «визитная карточка» города и штата

Мадисон (Мэдисон)- столица штата Висконсин была признана лучшим городом для проживания в США

Капитолий в столице штата

Центральная улица типичного в Америке провинциального города Эшлтон

Музей циркового искусства в Барабу.

Вид из окна гостиницы на озеро Мичиган: город Кеноша, штат Висконсин

• События мульсериала Жизнь с Луи происходят в городе Сидер-Нолл штата Висконсин.
• По мнению создателей фильма «Догма», штат Висконсин хуже, чем сама Преисподняя.
• Штат трижды упоминается в фильме-катастрофе режиссёра Роланда Эммериха 2012, который в этом фильме также судя по всему является отсылкой к фильму Стэнли Кубрика Космическая одиссея 2001 года.
• Согласно фильму Джеймса Камерона Титаник, главный герой Джек Доусон родился именно в Висконсине.
• В мультсериале Шоу Кливленда Висконсин описывается как «рай для толстяков» (шестой эпизод второго сезона).
• В одном из домов престарелых города Мэдисон, под псевдонимом Лана Питерс, проживала дочь Сталина Светлана Аллилуева.

Нелепые законы штата Висконсин

• Закон штата определяет изнасилование как половое соитие мужчины с женщиной, который осознает, что он занимается сексом не со своей женой. Таким образом, не могут быть признаны виновными в изнасиловании женщина, а также тот мужчина, который думал, что он занимается сексом со своей женой.
• Запрещается сливать вручную все писсуары в здании.
• Запрещено отрезать женские волосы.
• В соответствие с законом штата в общественных ресторанах запрещено подавать яблочный пирог без сыра.
• В тюрьмах штата запрещается использовать в пищу заменители масла.
• Гражданам штата запрещено убивать своих врагов.
• Если два поезда встречаются на пересечении путей, каждый из них должен стоять, пока другой не начнет движение.
• Запрещено целоваться в поезде.
• Использование заменителя сливочного масла запрещено. В свое время заменитель ввозился из Иллинойса путем контрабанды.
• Поскольку презервативы имеют неприличный вид, они должны продаваться в аптеках из-под прилавков.
• Мужчине запрещено находиться в возбужденном состоянии в общественном месте.
• Запрещено привязывать свою лошадь вдоль Третьей улицы.
• В соответствие с указом запрещается стоять на стоянке больше двух часов, если лошадь не привязана к машине
• Запрещается на улице играть на флейте и стучать в барабаны с целью привлечения внимания.
• Запрещается появляться в общественном месте в течение дня, если у вас непристойный вид.
• Запрещается покупать или поджигать в городе бенгальские огни, однако вы можете приобретать полностью разобранное автоматическое оружие.
• Запрещается будить пожарника, когда он спит.
• Женщинам запрещено ходить ночью по улицам без сопровождения мужчины.
• Женщинам запрещается носить красное в общественных местах.

Штат Висконсин, США (Wisconsin, WI, USA) - фото

(Wisconsin, WI, USA ) является северным штатом США, и граничит с Миннесотой, Мичиганом и . Столица штата — город Мадисон, другие большие города, это Милуоки, Расин, Грин-Бей, Аплтон, Кеноша. На территории штата действуют 72 округа. В состав США Висконсин официально вошел в 1848 году и стал 30 штатом.

Природа штата весьма разнообразна, здесь имеются как равнины, так и нагорья. Высочайшей точкой штата является Тиммс-Хилл. В центре штата располагаются песчаниковые ущелья и река Висконсин. Штат богат на озера, их численность переваливает за 8500 единиц. Климат здесь континентальный.

В штате проживает немного меньше 6 миллионов жителей. Основная часть проживающих в штате людей исповедует христианство.

Экономика штата очень развита. Основными отраслями является сельское хозяйство, производство и здравоохранение. В небольшом объеме в штате добывается цинковая руда. Самыми развитыми отраслями промышленности является металлообработка, машиностроение, мебельная, бумажная и деревообрабатывающая промышленности. Этот штат производить четверть сырья всей страны. По выпуску сливочного масла и молока штат входит в тройку лидеров и занимает второе место, здесь в больших количествах производят колбасу, женьшень, клюкву, пиво и писчебумажные продукты. Кроме этого, штат удерживает высокие позиции по выращиванию картофеля, кукурузы, моркови, овса, кислой вишни и производству кленового сиропа.

В Висконсине обязательно найдется, на что посмотреть, причем этот штат богат как на невероятные природные туристические ресурсы, так на культурные и развлекательные места, посещение которых, не заставит вас потом жалеть о проведенном в них времени. Мировой столицей аквапарков является город Висконсин Деллс, в нем расположено больше 18 аквапарков. В Висконсине находится музей колесного транспорта , циркового искусства , вилла «Луи» и дом в Гринбуше . Также стоит посетить заповедник ледникового периода и архипелаг Апосл . В столице штата расположен Висконсинский университет , как раз вокруг него построен город, и огромное количество денег выделяется на исследования в здешнем научно-исследовательском заведении.