Номер 5, страница 81, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные явления. Параграф 60. Электродвигатели. Гальванометр - номер 5, страница 81.

Условие.

5. Какие преимущества имеют электродвигатели по сравнению с двигателями внутреннего сгорания?

Решение.

Решение

Электродвигатели имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), которые делают их более перспективной технологией для многих применений, в частности для транспорта.

1. Высокий коэффициент полезного действия (КПД). Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую с эффективностью, достигающей 90–98% ($\eta_{эл} \approx 90-98\%$). В то же время, КПД двигателей внутреннего сгорания значительно ниже и обычно находится в диапазоне 20–40% ($\eta_{ДВС} \approx 20-40\%$). Это означает, что электродвигатели гораздо эффективнее используют энергию, превращая большую её часть в полезную работу, а не в тепло.

2. Экологичность. В месте своей работы электродвигатели не производят вредных выбросов, таких как углекислый газ ($CO_2$), оксиды азота ($NO_x$), угарный газ ($\text{CO}$) и твердые частицы (сажа). Это кардинально улучшает качество воздуха, особенно в густонаселенных городах. Общий экологический эффект зависит от источников производства электроэнергии, но даже в этом случае централизованное производство и очистка выбросов на электростанциях более эффективны, чем у миллионов отдельных автомобилей.

3. Простота конструкции и высокая надежность. Электродвигатель имеет значительно меньше движущихся и трущихся частей по сравнению с ДВС. В нем отсутствуют такие сложные системы, как система зажигания, топливная система, система выпуска отработавших газов, система смазки и сложная система охлаждения. Это приводит к повышению надежности, увеличению срока службы и значительному снижению затрат на техническое обслуживание (не нужно менять масло, свечи, фильтры и т.д.).

4. Низкий уровень шума и вибрации. Электродвигатели работают практически бесшумно и с минимальным уровнем вибраций. Это создает высокий уровень акустического комфорта для водителя, пассажиров и окружающих.

5. Лучшие динамические характеристики. Электродвигатель обеспечивает максимальный крутящий момент практически с нулевых оборотов ($\text{0}$ об/мин). Это позволяет транспортным средствам на электротяге разгоняться очень быстро, плавно и без задержек, в отличие от ДВС, которому для достижения максимальной мощности и крутящего момента необходимо набрать определенные обороты.

6. Низкие эксплуатационные расходы. Стоимость электроэнергии в расчете на километр пробега, как правило, ниже стоимости бензина или дизельного топлива. В сочетании с более низкими затратами на техническое обслуживание это делает владение электротранспортом более экономически выгодным в долгосрочной перспективе.

7. Возможность рекуперативного торможения. При торможении или движении накатом электродвигатель может работать в режиме генератора, преобразуя кинетическую энергию автомобиля обратно в электрическую и заряжая аккумулятор. Эта функция не только повышает общую энергоэффективность, но и снижает износ тормозных колодок.

8. Гибкость компоновки. Компактные размеры электродвигателей и отсутствие многих вспомогательных систем ДВС предоставляют инженерам и дизайнерам большую свободу при проектировании транспортных средств. Это позволяет создавать более просторные салоны, дополнительные багажные отделения и оптимизировать распределение веса для лучшей управляемости.

Ответ: Основные преимущества электродвигателей по сравнению с ДВС — это более высокий КПД, экологичность (отсутствие вредных выбросов в месте эксплуатации), простота конструкции и высокая надежность, низкий уровень шума и вибраций, лучшие динамические характеристики (мгновенное ускорение), меньшие эксплуатационные расходы и возможность рекуперативного торможения для повышения эффективности.