obr. 1: Generátor střídavého napětí - alternátor
Výroba el. napětí/proudu: El. proud v kapalinách - elektrolýza Faradayovy zákony elektrolýzy Další praktická použití elektrolýzy Fotodioda Hallův jev Alternátor Generátor trojfázového napětí Trojfázová soustava napětí Transformátor Přenosová soustava
Dnes se celosvětově užívá elektrorozvodných sítí se střídavým proudem. Spotřebiče, u kterých nezáleží na směru proudu, který jimi protéká, se mohou připojit přímo ke střídavé elektrické síti. Tam, kde na směru proudu záleží, je třeba elektrický proud usměrnit ¤.
Stejnosměrné napětí můžeme vyrobit chemickou cestou - v bateriích a akumulátorech ¤. Jak ale vyrobit střídavé napětí?
Střídavé napětí se vyrábí na základě principu elektromagnetické indukce ¤. Konkrétně lze použít prakticky stejné zařízení jako u stejnosměrného elektromotoru ¤ - otáčející se závit (rotor) v magnetickém poli magnetu (stator) (obr. 1).
obr. 1: Generátor střídavého napětí - alternátor
Točíme-li závitem v magnetickém poli, periodicky se mění magnetický indukční tok plochou závitu (např. na obr. 1 - je-li závit ve svislé poloze, je magnetický indukční tok jeho plochou nulový (plocha je rovnoběžná se směrem indukčních čar), je-li závit ve vodorovné poloze, je indukční tok maximální (plocha je kolmá na siločáry)). Na koncích závitu se tedy indukuje elektromotorické napětí (podle Faradayova zákona ¤). Konce závitu jsou připojeny k vodivým kroužkům, ke kterým přiléhají kartáčky a k těm jsou připojeny vodiče vedoucí dále.
Jaký je časový průběh indukovaného napětí? Otáčejme závitem rovnoměrně úhlovou rychlostí w. Průmět S plochy závitu do směru indukčních čar se tedy mění harmonicky - S = S0sin(w t), kde S0 je plocha závitů a t je čas. Magnetický indukční tok F se tedy mění s časem jako F = BS = BS0sin(w t), kde B je velikost vektoru magnetické indukce Dá se tedy očekávat, že indukované napětí bude mít také harmonický průběh, u(t) = U0cos(w t). Časový průběh napětí je na obr. 1 ¤ vpravo nahoře.
Je třeba si povšimnout, že indukované napětí je maximální v okamžiku, kdy závit prochází svislou polohou (v tom případě se totiž průmět plochy závitů do směru indukčních čar mění nejrychleji) a nulové, když závit prochází vodorovnou polohou. Na situaci v pohybu se podívejte na apletu ¤.
Další kapitola: Alternátor v pohybu ¤