Номер 16, страница 87, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 8. Электромагнитные явления. Параграф 63. Опыты Фарадея. Электромагнитная индукция - номер 16, страница 87.

Условие.

16. Можно ли в качестве генератора электрического тока использовать коллекторный электродвигатель? Поясните свой ответ.

Решение.

Да, коллекторный электродвигатель можно использовать в качестве генератора электрического тока. Это возможно благодаря фундаментальному принципу обратимости электрических машин. Любая электрическая машина, способная преобразовывать электрическую энергию в механическую (двигатель), может выполнять и обратное преобразование — механической энергии в электрическую (генератор).

Принцип работы электродвигателя основан на действии силы Ампера: на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, создающая вращающий момент. Таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения ротора.

Принцип работы генератора основан на явлении электромагнитной индукции. Если вращать рамку из проводника в магнитном поле, то магнитный поток, пронизывающий эту рамку, будет изменяться. Согласно закону Фарадея, это изменение потока приводит к возникновению в рамке электродвижущей силы (ЭДС), то есть к генерации электрического напряжения. Формула для ЭДС индукции выглядит так: $ \mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $.

Коллекторный двигатель имеет все необходимые компоненты для работы в режиме генератора:1. Статор, который создает постоянное магнитное поле (с помощью постоянных магнитов или обмотки возбуждения).2. Ротор (якорь) с обмотками, в которых будет наводиться ЭДС при их вращении в магнитном поле.3. Коллекторно-щеточный узел, который в режиме генератора снимает (собирает) с обмоток ротора выработанное напряжение и передает его во внешнюю цепь.

Таким образом, если к валу коллекторного электродвигателя приложить внешнюю механическую силу и начать его вращать, то он начнет работать как генератор постоянного тока: в его обмотках будет индуцироваться ЭДС, а на его клеммах появится напряжение.

Ответ: Да, можно. Это свойство называется обратимостью электрических машин. Если принудительно вращать вал коллекторного двигателя, то в его обмотках, движущихся в магнитном поле, по закону электромагнитной индукции будет возникать ЭДС, и двигатель будет работать в режиме генератора.