Номер 29, страница 152, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 24. Сила Ампера. Сила Лоренца - номер 29, страница 152.

Условие.

29. Сборка электрической цепи с электродвигателем постоянного тока и изучение его работы

Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, реостата, ключа, соединительных проводов и электродвигателя, и понаблюдайте за работой двигателя. Какие изменения в работе двигателя можно наблюдать при изменении положения ползунка реостата и полярности подключения источника тока? Сделайте в тетради схематический рисунок электродвигателя и подпишите его основные части.

Решение.

Для изучения работы электродвигателя постоянного тока необходимо собрать электрическую цепь, как показано на схеме ниже. В цепь последовательно включены: источник постоянного тока, ключ, реостат для регулировки силы тока и сам электродвигатель.

Какие изменения в работе двигателя можно наблюдать при изменении положения ползунка реостата?

Реостат — это регулируемый резистор, который позволяет изменять сопротивление в электрической цепи. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи $R_{общ}$: $I = \frac{\mathcal{E}}{R_{общ} + r}$, где $\mathcal{E}$ — ЭДС источника, а $\text{r}$ — его внутреннее сопротивление.

Перемещая ползунок реостата, мы изменяем его сопротивление $R_{реост}$, а следовательно, и общее сопротивление цепи $R_{общ} = R_{реост} + R_{двиг}$.

1. При увеличении сопротивления реостата общее сопротивление цепи возрастает, что приводит к уменьшению силы тока. Скорость вращения вала электродвигателя напрямую зависит от силы тока, проходящего через его обмотку. Таким образом, вал двигателя будет вращаться медленнее.

2. При уменьшении сопротивления реостата общее сопротивление цепи падает, что приводит к увеличению силы тока. В результате вал двигателя будет вращаться быстрее.

Ответ: При изменении положения ползунка реостата изменяется сила тока в цепи, что приводит к изменению скорости вращения вала электродвигателя. Увеличение сопротивления реостата уменьшает скорость вращения, а уменьшение сопротивления — увеличивает.

Какие изменения в работе двигателя можно наблюдать при изменении полярности подключения источника тока?

Направление вращения вала электродвигателя постоянного тока зависит от направления силы Ампера, действующей на проводники с током (обмотку якоря) в магнитном поле статора. Направление этой силы определяется по правилу левой руки и зависит от двух факторов: направления тока в проводнике и направления линий магнитной индукции (от северного полюса к южному).

Когда мы меняем полярность подключения источника тока (меняем местами провода на клеммах «+» и «−»), направление тока в обмотке якоря двигателя меняется на противоположное. При этом направление магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами статора, остается неизменным. В результате, согласно правилу левой руки, направление силы Ампера, действующей на якорь, также изменится на противоположное. Это приведет к тому, что вал электродвигателя начнет вращаться в обратную сторону.

Ответ: При изменении полярности подключения источника тока направление вращения вала электродвигателя изменится на противоположное.

Сделайте в тетради схематический рисунок электродвигателя и подпишите его основные части.

Ниже представлен схематический рисунок устройства простейшего электродвигателя постоянного тока с указанием его основных частей.

Основные части электродвигателя постоянного тока:

• Статор — неподвижная часть двигателя, которая создает постоянное магнитное поле. В простейшем случае состоит из двух постоянных магнитов (северного N и южного S полюсов).

• Ротор (или Якорь) — вращающаяся часть двигателя, представляющая собой рамку (или множество витков) из провода, по которой протекает электрический ток. Находится в магнитном поле статора.

• Коллектор — специальное устройство, состоящее из двух или более изолированных друг от друга полуколец. Коллектор вращается вместе с якорем и предназначен для изменения направления тока в обмотке якоря каждые пол-оборота, что обеспечивает непрерывное вращение в одном направлении.

• Щётки — неподвижные контакты (обычно из графита), которые прижимаются к коллектору и подводят электрический ток от источника к вращающемуся якорю.

Ответ: В тетради необходимо нарисовать схему, подобную приведённой выше, и подписать её ключевые элементы: статор (магниты), ротор (якорь), коллектор и щётки.