Zasady i sposoby przetwarzania energii 
elektrycznej w energię mechaniczną i 
odwrotnie

Iwona Fonfara 149421

Energia elektryczna

Energia elektryczna moŜe być bezpośrednio 
wytwarzana, a ściślej przetwarzana, z wszystkich 
innych postaci energii, np. : 

●

z energii mechanicznej - w prądnicach; 

●

z energii świetlnej - w fotoogniwach; 

●

z energii chemicznej - w ogniwach paliwowych; 

●

z energii cieplnej - za pomocą generatorów 
termoelektrycznych, itp.

Energia elektryczna

Z technicznego punktu widzenia najistotniejsza 
jest moŜliwość zamiany energii mechanicznej na 
elektryczną, którą później moŜna wykorzystać do 
oświetlania oraz w urządzeniach elektrycznych i 
elektronicznych. SłuŜą do tego prądnice.

Prądnica, generator elektryczny

●

Maszyna elektryczna zamieniająca energię 
mechaniczną na energię elektryczną. 

●

Podstawowym zjawiskiem fizycznym 
odpowiadającym za wytwarzanie prądu w 
prądnicy jest zjawisko indukcji 
elektromagnetycznej.

Podział prądnic

Ze względu na rodzaj 
wytwarzanego napięcia :

●

prądu przemiennego;

●

prądu stałego.

Ze względu na budowę i 
zasadę działania :

●

generatory synchroniczne;

●

generatory asynchroniczne.

Prądnica, generator elektryczny

Głównymi częściami prądnicy są stojan 
(nieruchoma część związana z obudową) oraz 
wirnik (rotor, część wirująca wewnątrz stojana).
Wirnik słuŜy do wytwarzania prądu elektrycznego. 
Wiruje on w polu magnetycznym wytwarzanym 
przez magnes stały lub uzwojenie stojana zasilane 
zewnętrznym źródłem prądu stałego.

Prądnica, generator elektryczny

Prądu przemiennego : 
 

●

wykorzystuje się zjawisko 
indukowania siły 
elektromotorycznej w 
wyniku ruchu 
przewodnika w polu 
magnetycznym indukcji 
elektromagnetycznej.

Prądu stałego : 

●

prąd elektryczny jest 
odbierany z komutatora 
znajdującego się na osi 
wirnika przy pomocy 
szczotek grafitowych, 
umieszczonych na 
stojanie.

Prądnica prądu przemiennego 

Zasadę działania prądnicy prądu przemiennego 
najłatwiej wyjaśnić na przykładzie ramki 
obracającej się w stałym polu magnetycznym.

Prądnica prądu przemiennego 

Całkowity strumień magnetyczny przenikający 
przez ramkę wyraŜa się wzorem : 

PoniewaŜ kąt alfa jest zaleŜny od czasu i wyraŜa 
się wzorem : 

Prądnica prądu przemiennego 

Wzór na strumień przyjmie ostatecznie postać: 

●

Z prawa Faraday’a wiemy Ŝe siła 
elektromotoryczna e wyraŜa się wzorem : 

Prądnica prądu przemiennego 

Więc siła elektromotoryczna wytwarzająca się w 
ramce po scałkowaniu będzie równa :

Jak wynika ze wzoru, siła elektromotoryczna 
zmienia się sinusoidalnie, a największą wartość 
przyjmuje wówczas, gdy ramka jest prostopadła 
do linii pola magnetycznego (linie sił są 
równoległe do wektora normalnego powierzchni 
ramki).

Prądnica prądu stałego

Z modelu prądnicy prądu przemiennego moŜna 
łatwo przejść do prądnicy prądu stałego poprzez 
załoŜenie komutatora na trzpień wirnika, 
prostującego przebieg prądu. Siła 
elektromotoryczna wytwarzana przez taką 
prądnicę będzie się wyraŜała wzorem :

Prądnica

Prądnice – w 4 zdaniach

Prądnica (generator napięcia) jest prostym urządzeniem 
przekształcającym energie mechaniczną w przepływ 
prądu. Podstawę jej budowy stanowi wirujące uzwojenie, 
najczęściej miedziane (mieć jest dobrym przewodnikiem 
prądu.) Do końców zwojnicy przyczepione są tzw. 
komutatory - przewodzące pierścienie połączone z 
obwodem zewnętrznym urządzenia. Siła 
elektromotoryczna powstaje na skutek obrotu ramy ze 
zwojnicą. Prądnice dzieli się ze względu na rodzaj 
wytwarzanego prądu elektrycznego na prądnice prądu 
stałego i prądnice prądu zmiennego (alternatory). 

Silnik elektryczny

●

Maszyna elektryczna, w której energia elektryczna 
zamieniana jest na energię mechaniczną.

●

Zamiana energii elektrycznej na pracę mechaniczną 
odbywa się w silnikach elektrycznych, które budową nie 
róŜnią się od prądnic. Istotną cechą tej zmiany energii jest 
indukowanie się podczas ruchu silnika napięcia 'e' o 
zwrocie przeciwnym niŜ zwrot prądu dostarczanego do 
sieci. Dlatego w praktyce nazywa się je teraz siłą 
przeciwelektromotoryczną.

Silnik elektryczny

●

Pracę silnika  powoduje  prąd elektryczny który 
płynąc przez uzwojenia wirnika znajdującego się 
w polu magnetycznym wymusza obrót. 
Spowodowane jest to występowaniem dwóch pól 
magnetycznych oddziałujących między sobą. Prąd 
przepływa przez kolejne uzwojenia wymuszając 
ciągły obrót - proces ten przebiega bardzo szybko 
przez co praca silnika jest płynna.

Dziękuję za uwagę