Номер 4.129, страница 103 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 4. Механические колебания. Автоколебания - номер 4.129, страница 103.

Условие.

4.129. На рисунке 4.38 показана схема устройства электрического звонка. Выделите основные элементы автоколебательной системы и объясните принцип действия звонка.

Рис. 4.38

Решение.

Основные элементы автоколебательной системы

Автоколебательной системой называют систему, которая способна сама поддерживать в себе незатухающие колебания за счет энергии внешнего источника. В электрическом звонке можно выделить следующие основные элементы такой системы:

1. Колебательная система — это упругая пластина якоря с молоточком на конце. Именно этот элемент совершает механические колебания.

2. Источник энергии — источник постоянного тока (например, батарея или выпрямитель), который обеспечивает энергию для работы звонка. На схеме он не показан, но его наличие подразумевается, так как к нему подключается ключ К.

3. Регулятор (клапан) — устройство, которое порциями подает энергию к колебательной системе. Эту роль выполняет прерыватель, состоящий из контактной пластины и подвижного контакта на якоре. Он автоматически замыкает и размыкает электрическую цепь.

4. Обратная связь — механизм, который управляет работой регулятора в зависимости от состояния колебательной системы. Эту функцию выполняет электромагнит. Магнитное поле электромагнита зависит от тока в цепи, а положение якоря (колебательной системы) определяет, замкнута или разомкнута цепь (работа регулятора).

Ответ: Основными элементами автоколебательной системы звонка являются: якорь с молоточком (колебательная система), источник тока (источник энергии), электромагнит (обеспечивает обратную связь) и прерыватель, состоящий из контактной пластины и якоря (регулятор).

Принцип действия звонка

Работа электрического звонка основана на взаимодействии электрических и магнитных явлений и представляет собой непрерывный циклический процесс.

1. При нажатии на кнопку (замыкании ключа К) электрическая цепь замыкается. Через обмотку электромагнита начинает протекать электрический ток.

2. В результате этого электромагнит создает магнитное поле и притягивает к себе металлический якорь — упругую стальную пластинку.

3. Молоточек, закрепленный на конце якоря, приходит в движение вместе с ним и ударяет по звонковой чаше, создавая звуковой сигнал.

4. В момент притяжения якоря к электромагниту его контакт отходит от контактной пластины, и электрическая цепь размыкается.

5. Ток в обмотке электромагнита прекращается, его магнитное поле исчезает.

6. Электромагнит перестает действовать на якорь, и тот под действием силы упругости возвращается в исходное положение.

7. Вернувшись в исходное положение, якорь снова касается контактной пластины, замыкая электрическую цепь.

8. С этого момента весь процесс автоматически повторяется. Быстрые периодические колебания якоря с молоточком вызывают частые удары по чаше, что и создает продолжительный дребезжащий звон. Звонок будет работать до тех пор, пока ключ К замкнут.

Ответ: Принцип действия звонка основан на автоматическом прерывании и возобновлении тока в цепи электромагнита. При замыкании цепи электромагнит притягивает якорь, который ударяет по чаше и одновременно размыкает цепь. Магнитное поле исчезает, якорь возвращается в исходное положение, снова замыкая цепь, после чего цикл повторяется, создавая непрерывный звук.