Творите, страница 190, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Творите

Воспользовавшись интернет-ресурсами, соберите простейшую модель электродвигателя.

Для сборки простейшей модели электродвигателя, известной как униполярный (или гомополярный) двигатель, необходимо выполнить следующие шаги. Этот эксперимент наглядно демонстрирует фундаментальные принципы электромагнетизма.

Необходимые материалы

• Источник питания: одна батарейка типа AA (пальчиковая).

• Магнит: один сильный неодимовый магнит в форме диска (таблетки), диаметр которого немного больше диаметра батарейки.

• Проводник: кусок медной проволоки длиной около 15-20 см. Проволока должна быть достаточно жесткой, чтобы держать форму, но и достаточно гибкой, чтобы ее можно было согнуть.

• Инструменты: плоскогубцы для сгибания проволоки (по желанию).

Пошаговая инструкция по сборке

1. Сначала нужно придать проволоке правильную форму. С помощью плоскогубцев или руками согните проволоку в симметричную фигуру, например, в виде сердца или вытянутой рамки. Важно, чтобы верхняя часть имела небольшое углубление или острие для устойчивого контакта с положительным полюсом батарейки, а нижние концы были разведены в стороны и находились на одном уровне.

2. Поместите неодимовый магнит на плоский отрицательный контакт батарейки. Он должен прочно прилипнуть.

3. Поставьте конструкцию из батарейки и магнита вертикально на стол или другую ровную поверхность, магнитом вниз.

4. Аккуратно установите сверху на батарейку вашу проволочную фигуру. Верхнее острие должно упереться в центр положительного контакта батарейки, а нижние концы проволоки должны лишь слегка касаться боковой поверхности магнита.

5. Как только цепь замкнется (от «+» батарейки, через проволоку, к магниту и через корпус батарейки к «-»), проволочная рамка начнет вращаться. Важно: в процессе работы батарейка и проволока будут нагреваться, так как по сути создается короткое замыкание. Проводите эксперимент недолго и под наблюдением взрослых, если вы несовершеннолетний.

Принцип работы

Работа данного двигателя основана на силе Лоренца. Когда вы собираете конструкцию, вы создаете замкнутую электрическую цепь. Ток от положительного полюса батарейки течет по проволоке вниз, к магниту. От магнита ток проходит через токопроводящий корпус самой батарейки к ее отрицательному полюсу.

Магнит создает магнитное поле, силовые линии которого в области, где проволока касается магнита, направлены радиально (от центра к краям) или вертикально, в зависимости от формы поля. Ток в проволоке течет преимущественно вертикально вниз.

Согласно правилу левой руки (или векторному произведению в формуле силы Лоренца), на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила. Эта сила $\text{F}$ перпендикулярна и направлению тока $\text{I}$, и вектору магнитной индукции $\text{B}$.

$ \vec{F} = I(\vec{L} \times \vec{B}) $

В нашем случае эта сила направлена по касательной к магниту и толкает проволоку вбок, создавая вращающий момент. Поскольку сила действует постоянно, пока течет ток, проволока продолжает вращаться.

Ответ:

Для сборки простейшей модели электродвигателя необходимо взять батарейку, неодимовый магнит и медную проволоку. Магнит прикрепляется к одному из полюсов батарейки, а из проволоки создается рамка, которая замыкает электрическую цепь между вторым полюсом батарейки и магнитом. Возникающая в результате действия магнитного поля на ток в рамке сила Лоренца создает вращающий момент, заставляя рамку вращаться.