Как преобразуется механическая энергия в электрическую

Проводник АБ (Рис. 1) движется с постоянной скоростью за счет механической энергии какого-либо первичного двигателя — источника механической энергии.

Принцип преобразования энергии.

Механическая мощность движения проводника

P_МЕХ = Fv,

где F — сила, действующая на проводник со стороны первичного двигателя.

Благодаря электромагнитной индукции в проводнике действует э. д. с. и есть ток

I = E : (r₀ + r),

где r₀ — сопротивление проводника АБ (внутреннее сопротивление источника электрической энергии); r— сопротивление внешней части цепи, включая сопротивления приемника и части шин, входящей в контур

Рис. 1 Движение прямого провода в магнитном поле.

Проводник АБ является в данном случае источником э. д. с., электрическая мощность которого

P = EI

Величину Р часто называют электромагнитной мощностью. С появлением тока в проводнике АБ возникает электромагнитная сила F_М, действующая в направлении, перпендикулярном направлению тока. Применяя правило левой руки, можно убедиться в том, что электромагнитная сила F_М направлена против силы F.

Следовательно, внешняя сила F является в данном случае движущей, а F_М— тормозной.

При постоянной скорости v (установившееся движение) движущая и тормозная силы равны:

F = F_М = BIl  (B – магнитная индукция)

Подставляя выражение силы в формулу (P_МЕХ = Fv), получим:

P_МЕХ = Fv = BIlv

Так как

Bvl = E,

то

Р_МЕХ = Fv = Р

Следовательно, механическая мощность первичного двигателя равна электрической мощности источника. Выражение (Р_МЕХ = Fv = Р) показывает, что при движении проводника в магнитном поле в направлении механической силы происходит полное преобразование механической энергии в электрическую. Напряжение на концах проводника U_АБ является одновременно напряжением на внешней части цепи. Это напряжение меньше э. д. с. на величину внутреннего падения напряжния

U_АБ = E – Ir₀ = Ir