Номер 2, страница 105 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вспомните устройство генератора постоянного тока.

Генератор постоянного тока — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции — возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, который движется в магнитном поле и пересекает его силовые линии.

Устройство генератора постоянного тока включает в себя следующие основные конструктивные части:

Индуктор (Статор)

Это неподвижная часть генератора, предназначенная для создания постоянного магнитного поля. Индуктор состоит из станины (корпуса) и главных полюсов, на которых размещаются обмотки возбуждения. При прохождении постоянного тока через обмотки возбуждения создается магнитное поле. В маломощных генераторах (магнето) вместо электромагнитов могут использоваться постоянные магниты.

Якорь (Ротор)

Это вращающаяся часть генератора, в обмотке которой индуцируется ЭДС. Якорь состоит из сердечника, набранного из листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи, и обмотки якоря, уложенной в пазы сердечника. Якорь вместе с коллектором и валом образует ротор генератора.

Коллекторно-щеточный узел

Это узел, который является ключевым для получения постоянного тока на выходе и отличает генератор постоянного тока от генератора переменного тока. Он выполняет функцию механического выпрямителя. Узел состоит из двух основных частей: коллектора и щеток. Коллектор представляет собой цилиндр, собранный из множества изолированных друг от друга медных пластин (ламелей), который жестко закреплен на валу якоря и вращается вместе с ним. К каждой паре ламелей подключены выводы одной секции обмотки якоря. Щетки — это неподвижные контакты (чаще всего графитовые), которые прижимаются к поверхности вращающегося коллектора и обеспечивают электрический контакт между обмоткой якоря и внешней цепью.

Принцип действия

Когда ротор генератора приводится во вращение, проводники обмотки якоря пересекают магнитное поле статора, и в них наводится переменная по величине и направлению ЭДС. Однако, благодаря коллектору, происходит процесс коммутации. В тот момент, когда направление ЭДС в секции обмотки меняется на противоположное, щетки переходят с одной пары коллекторных пластин на другую, соединенную с секцией, в которой ЭДС имеет прежнее направление. В результате этого переключения полярность на щетках остается неизменной, и во внешней цепи протекает ток одного направления. Этот ток является пульсирующим, но для сглаживания пульсаций в конструкцию вводят большое число секций обмотки якоря и коллекторных пластин.

Ответ: Генератор постоянного тока состоит из неподвижной части — статора (индуктора), который создает магнитное поле, и вращающейся части — ротора (якоря), в обмотке которого индуцируется ЭДС. Ключевым элементом является коллекторно-щеточный узел, который действует как механический выпрямитель: вращающийся коллектор и неподвижные щетки преобразуют переменный ток, генерируемый в обмотке якоря, в постоянный по направлению (пульсирующий) ток во внешней цепи.