Номер 4, страница 360 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

4. Каково назначение коллектора и щёток?

Коллектор и щётки — это важнейшие компоненты электрических машин постоянного тока (двигателей и генераторов). Их основная совместная задача — обеспечивать передачу электрического тока между неподвижной частью машины (статором) и её вращающейся частью (ротором), а также изменять направление тока в обмотках ротора для обеспечения его непрерывного вращения.

Назначение коллектора

Коллектор представляет собой механический переключатель, расположенный на валу ротора (якоря). Он состоит из набора медных пластин (ламелей), изолированных друг от друга. К каждой паре ламелей подключена одна из обмоток якоря. Главная функция коллектора — автоматически переключать направление тока в обмотках якоря каждый раз, когда якорь совершает полоборота. Это необходимо для того, чтобы сила Ампера, создающая вращающий момент, всегда действовала в одном и том же направлении. Без этого переключения якорь двигателя просто колебался бы около положения равновесия, а не вращался непрерывно. В режиме генератора коллектор работает как механический выпрямитель, преобразуя переменный ток, возникающий в обмотках, в пульсирующий постоянный ток во внешней цепи.

Назначение щёток

Щётки — это неподвижные контакты, которые обеспечивают скользящее электрическое соединение с вращающимся коллектором. Обычно их изготавливают из графита, так как он обладает хорошей электропроводностью и низким коэффициентом трения. Щётки прижимаются к ламелям коллектора с помощью пружин и подключены к внешнему источнику питания (в двигателе) или к нагрузке (в генераторе). Их задача — подводить или отводить электрический ток к/от обмоток якоря через коллектор.

Таким образом, щёточно-коллекторный узел является ключевым устройством, которое позволяет преобразовывать электрическую энергию в непрерывное механическое вращение в двигателях постоянного тока и выполнять обратную задачу в генераторах.

Ответ: Назначение коллектора — автоматически изменять направление тока в обмотках вращающегося якоря для поддержания постоянного направления вращающего момента (в двигателе) или для выпрямления тока (в генераторе). Назначение щёток — обеспечивать электрический контакт (подвод и отвод тока) между неподвижной внешней цепью и вращающимся коллектором.