ΣΤΟΧΟΣ : Ο μαθητής να μπορεί να, (α) περιγράφει την αρχή λειτουργίας απλής γεννήτριας Εναλλασσόμενου Ρεύματος (β) αναφέρει τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η ΗΕΔ από επαγωγή στο πλαίσιο απλής γεννήτριας Ε.Ρ. και να γράφει το σχετικό τύπο (γ) σχεδιάζει την παραγόμενη κυμματομορφή από πλαίσιο απλής γεννήτριας Ε.Ρ. που περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα

Αρχή της ηλεκτρικής γεννήτριας είναι όταν ένας αγωγός κινείται μέσα σ' ένα μαγνητικό πεδίο, ώστε να "κόβει" τις γραμμές του, δημιουργείται τότε στα άκρα του αγωγού η.ε.δ. από επαγωγή Τη διεύθυνση αυτής της η.ε.δ. τη βρίσκουμε με το μνημονικό κανόνα του Φλέμινκ, των τριών δακτύλων του δεξιού χεριού, όπου ο αντίχειρας δείχνει την κίνηση του αγωγού, ο δείκτης την διεύθυνση της μαγνητικής ροής και το μεσαίο δάκτυλο την διεύθυνση της η.ε.δ..

Το μέγεθος της παραγόμενης η. ε. δ Το μέγεθος της παραγόμενης η.ε.δ. όταν ένας αγωγός κινείται κάθετα μέσα στο μαγνητικό πεδίο δίνετε από τον τύπο E = B L v Όπου B= είναι η πυκνότητα της μαγνητικής ροής σεΤέσλα (T) L= είναι το μήκος του αγωγού σε μέτρα (m) είναι η ταχύτητα του αγωγού, κάθετη πάνω στις μαγνητικές γραμμές σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s) και v = Ε = είναι η παραγόμενη η.ε.δ. από επαγωγή σε Βόλτς (V) Για να κινείται συνεχώς ένας αγωγός μέσα σ' ένα περιορισμένο μαγνητικό πεδίο, πρέπει να περιστρέφεται. Έτσι, στην απλή γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος, ο ρότορας (το μέρος της γεννήτριας που περιστρέφεται) αποτελείται από αγωγό σε σχήμα ορθογώνιου πλαισίου που περιστρέφεται μέσα σ' ένα μαγνητικό πεδίο το οποίο δημιουργείται από ένα μόνιμο μαγνήτη ή ένα ηλεκτρομαγνήτη στο στάτορα (το ακίνητο μέρος της γεννήτριας).

Τα άκρα του πλαισίου καταλήγουν σε δύο δαχτυλίδια που πάνω τους τρίβονται δύο ψήκτρες από κάρβουνο. Οι ψήκτρες συνδέονται με το εξωτερικό κύκλωμα

Ας υποθέσουμε ότι το πλαίσιο U-X άρχισε την κίνηση του, με σταθερή περιφερειακή ταχύτητα v, από τη θέση ΥΥ αριστερόστροφα, τη στιγμή αυτή η στιγμιαία η.ε.δ. από επαγωγή πάνω στον αγωγό U ισούται με e = B L v Η ίδια στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. από επαγωγή δημιουργείται συγχρόνως και στον άλλο αγωγό X του πλαισίου, αλλά αντίθετης φοράς, διότι, όταν το πάνω μέρος του πλαισίου κινείται προς τ' αριστερά, το κάτω μέρος X κινείται προς τα δεξιά. Έτσι οι δυο η.ε.δ. προστίθενται και η ολική στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. από επαγωγή που παρουσιάζεται στα άκρα του πλαισίου είναι ίση με e = 2 B L v

Αν τώρα το πλαίσιο του ενός αγωγού αντικατασταθεί με πλαίσιο και “n” αριθμό αγωγών, η στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. από επαγωγή που παρουσιάζεται στα άκρα του νέου πλαισίου είναι ίση με e = 2 n B L v Είναι φανερό ότι η στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. στη θέση αυτή του πλαισίου, είναι η μέγιστη τιμή που μπορεί να δημιουργηθεί, αφού η διεύθυνση της ταχύτητας είναι κάθετη πάνω στις μαγνητικές γραμμές. Έτσι ο τύπος της στιγμιαίας τιμής της η.ε.δ. στη θέση αυτή γράφεται Emax = 2 n B L v

Ας υποθέσουμε ότι το πλαίσιο U-X στο σχήμα άρχισε την κίνηση του, με σταθερή περιφερειακή ταχύτητα “v”, από τη θέση XX αριστερόστροφα, και ότι σε κάποια χρονική στιγμή βρίσκεται στη θέση ΖΖ και σχηματίζει με τον άξονα XX γωνία θ. Τη στιγμή αυτή η στιγμιαία η.ε.δ. από επαγωγή πάνω στον αγωγό U ισούται με e = B L v1 όπου v1 είναι η κάθετος πάνω στο μαγνητικό πεδίο συνιστώσα της περιφερικής ταχύτητας v του αγωγού U. Τώρα αν το ημ θ = v1/v τότε το v1 = v ημ θ και αν το v1 αντικατασταθεί στο ποιο πάνω τύπο έχουμε e = B L v ημ θ

Η ίδια στιγμιαία τιμή της η. ε. δ Η ίδια στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. από επαγωγή δημιουργείται συγχρόνως και στον άλλο αγωγό X του πλαισίου, αλλά αντίθετης φοράς, διότι, όταν το πάνω μέρος του πλαισίου κινείται προς τ' αριστερά, το κάτω μέρος X κινείται προς τα δεξιά. Έτσι οι δυο η.ε.δ. προστίθενται και η ολική στιγμιαία τιμή της η.ε.δ. από επαγωγή που παρουσιάζεται στα άκρα του πλαισίου είναι ίση με e = B L v ημ θ + B L v ημ θ e = 2 B L v ημ θ Όταν το πλαίσιο έχει περισσότερους από δύο αγωγούς ο τύπος μπορεί να γραφτεί και ως e = 2 n B L v ημ θ Μια και τα μεγέθη 2nBLv θεωρούνται σταθερά, έπεται ότι η η.ε.δ. που δημιουργείται στο πλαίσιο είναι συνεχώς ανάλογη με το ημίτονο της γωνίας θ, που διαγράφει το περιστρεφόμενο πλαίσιο πάνω στη κάθετη, προς τη διεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Τέλος τον τύπο, που δίνει την τιμή της παραγόμενης η.ε.δ., μπορούμε να το γράψουμε ως εξής: e = Emax ημ θ

Είναι φανερό, ότι η στιγμιαία τιμή της παραγόμενης η. ε. δ Είναι φανερό, ότι η στιγμιαία τιμή της παραγόμενης η.ε.δ. μεταβάλλεται ημιτονικά και γι' αυτό λέγεται ημιτονική η.ε.δ. ή τάση. Η εναλλασσόμενη, λοιπόν η.ε.δ. έχει ημιτονική μορφή. Τη γραφική παράσταση της εναλλασσόμενης η.ε.δ. εύκολα μπορούμε να την εξαγάγουμε με βάση τον τύπο e = Emax ημ θ

ΚΥΡΙΑ ΣΗΜΕΙΑ ΣΤΟΧΟΥ 1. Ένας αγωγός κινούμενος κάθετα μέσα σε μαγνητικό πεδίο δημιουργεί στα άκρα του η.ε.δ ίση με E=BLv 2. Περιστρεφόμενο πλαίσιο ενός αγωγού μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, δημιουργεί στα άκρα του στιγμιαία η.ε.δ ίση με e=2BLv ημ θ 3. Περιστρεφόμενο πλαίσιο πολλών αγωγών μέσα σε ομογενές μαγνητικό πεδίο, δημιουργεί στα άκρα του στιγμιαία η.ε.δ ίση με e=2nBLv ημ θ 4. Η κυματομορφή της εναλλασσόμενης η.ε.δ στα άκρα του περιστρεφόμενου πλαισίου είναι ημιτονικής μορφής.