Если мы воспользуемся этим правилом и попробуем определить направление тока в рамке нашего генератора, в случае, если она вращается по часовой стрелке, то увидим, что в проводнике рамки, пересекающем силовые линии вблизи северного полюса магнита, ток будет идти в направлении «от нас», а в другом проводнике, проходящем в это время около южного полюса, ток будет идти в направлении «на нас». Значит, ток будет обходить рамку по ее периметру сначала в одном направлении, а через пол-оборота рамки в обратном направлении и т. д.
Вот потому-то через лампочку и проходит переменный ток. В течение каждого оборота рамки ЭДС и ток дважды изменяют свое направление. При этом
величина тока изменяется от нуля до некоторого наибольшего значения. Оказывается, что величина тока (или ЭДС), возникающего в рамке генератора, зависит от размеров рамки и скорости ее вращения. Чем больше оборотов делает наша рамка в одну секунду, тем больше ЭДС и ток. Чем больше длина проводника рамки, пересекающего магнитные силовые линии, тем больше ЭДС и ток. Поэтому в обычных генераторах применяют не одну вращающуюся рамку, а много последовательно соединенных рамок (витков). Причем их располагают не в воздухе (как в нашем простейшем генераторе), а в неглубоких пазах ротора, набранного из тонких стальных листов. Благодаря этому число силовых линий, проходящих между полюсами магнита, увеличивается, что также приводит к увеличению ЭДС и тока генератора. Наконец, в обычном генераторе вместо постоянного магнита применяют электромагниты, расположенные по окружности его станины, что позволяет получать большие ЭДС и токи. Ток от такого генератора может питать сеть освещения.
— Но почему же лампочки в сети освещения не мигают, если переменный ток все время то появляется, то исчезает? — спросил кто-то из ребят.
— А потому,— ответил вожатый,— что изменения тока в сети происходят быстро. Раскаленная нить лампочки не успевает остыть, и мы не замечаем мельканий. Но если бы мы стали вращать ротор нашего генератора помедленнее, то мерцание лампочки стало бы заметным. За каждый оборот ротора лампочка вспыхивала бы дважды.
— То, что переменный ток (в отличие от постоянного) такой изменчивый, не является его недостатком, — продолжал вожатый. — Наоборот, именно благодаря этому такой ток можно легко трансформировать, то есть преобразовывать при помощи трансформаторов. Вот сейчас я расскажу вам о трансформаторе.
И мы узнали, что простейший трансформатор состоит из двух обмоток, расположенных на сердечнике, набранном из тонкой листовой стали.
Как же работает трансформатор? А вот как. Когда по одной из его обмоток проходит ток, то вокруг ее витков (как и вокруг любого проводника с током), а также и в сердечнике трансформатора создаются магнитные силовые линии. С увеличением тока число линий растет, и они охватывают все большее пространство вокруг обмотки. С уменьшением тока число магнитных силовых линий уменьшается, и они стягиваются к проводникам обмотки. А когда ток становится равным нулю, магнитные линии исчезают совсем. Так вот, если в обмотку подать переменный ток, то будет все время изменяться и число магнитных силовых линий и их расположение вокруг обмотки.
При этом линии будут пересекать витки другой обмотки трансформатора. Здесь мы опять сталкиваемся с явлением электромагнитной индукции. Когда магнитные силовые линии пересекают витки обмотки, в ней наводится ЭДС. Если к этой обмотке подключена нагрузка (например, лампочка), возникает ток. Сердечник трансформатора служит для увеличения числа магнитных силовых линий, создаваемых током, питающим трансформатор.
Трансформаторы бывают понижающие и повышающие.
У понижающего трансформатора обмотка, в которой много витков тонкой изолированной проволоки, называется первичной, а другая, в которой значительно меньшее число витков более толстой изолированной проволоки,— вторичной. При подключении первичной обмотки трансформатора к источнику переменного тока в его вторичной обмотке создается ЭДС меньшая, чем у источника тока. Но зато имеется возможность получать значительно большую силу тока, чем сила тока в первичной обмотке.
Трансформаторы используются не только для понижения ЭДС или электрического напряжения, но и для повышения их.
Для этого применяют трансформаторы, у которых в первичной обмотке меньше витков, чем во вторичной. Когда к первичной обмотке такого трансформатора подводят напряжение, то на концах его вторичной обмотки появляется повышенная ЭДС и, соответственно, напряжение. Трансформаторы можно увидеть на электростанции, трансформаторной подстанции, на любом заводе, в радиоприемниках, телевизорах и во многих других приборах и устройствах.
