Как появляется электричество?

Небольшой пост-ликбез.

Все мы знаем, что электричество добывается на электростанциях, где различные виды энергии (тепловая, потенциальная, ядерная, солнечная и т.д.) преобразуются в электрическую. Но, кажется, нужно напомнить вам немного подробностей из школы, т.к. в дальнейшем я буду периодически давать информацию, основанную на них. Тема, на самом деле, простая.

Весь электрический мир, альтернативу которому представить сложно, обязан не Тесле и Эдисону, а, изначально, Максвеллу. Именно он своими одноимёнными уравнениями, о которых я упоминал выше, описал весь современный электрический мир, в том числе и тот факт, что переменное магнитное поле порождает переменное (а точнее, вихревое) электрическое поле.

В дальнейшем экспериментатор Фарадей обнаружил, что если магнит вносить в проводящее кольцо, то в нем возникнет электрический ток (конечно, там установка была посложнее, но суть такая). Так появилось понятие электромагнитной индукции - возникновения в замкнутом контуре электрического тока при изменении магнитного потока, - линий магнитного поля, пронизывающих контур. Без всяких батареек.

Кстати, когда подносишь магнит к кольцу, оно отталкивается от него, а когда отдаляешь – притягивается. Это связано с тем, что возникающий индукционный ток в кольце создает свое магнитное поле, которое препятствует той причине, которая его породила (правило Ленца).

Как устроить себе такую электростанцию?

Магнитный поток зависит от величины самого магнитного поля, площади контура и его расположения в магнитном поле. Значит, для генерации индукционного тока (изменения магнитного потока) нужно изменять одну из этих величин:

1️⃣ Изменять само магнитное поле возле кольца или катушки. Т.е. просто приближать или отдалять кусок магнита. Поступательные движения вверх-вниз, желательно с частотой 50 раз в секунду, чтобы можно было какой-то прибор подключить.

2️⃣ Изменять площадь контура. Тут нам помогает прямоугольная рамка, у которой одна сторона может двигаться по рельсам, сжимая или раздвигая прямоугольник. Ее рельсы можно подключить к сети. Вопрос только, чем двигать.

3️⃣ Изменять положение контура в магнитном поле. Самый удобный способ, который и взяли на вооружение энергетики, создав электрический генератор. Рамка включена в сеть и просто вращается вокруг оси, проходящей через ее плоскость. Причем пол оборота – ток идет в одну сторону, другие пол оборота – в другую. Вращательные движения совершать всегда проще, чем поступательные, подключил турбину, которая вращается от чего угодно, и генерируешь электричество.

В целом с подробностями, задачами и формулами я трачу примерно один урок на эту тему. Сегодня грубо и на пальцах уложился в одну страничку. Если все понятно, можно отправить другу, чтобы он тоже знал.