Номер 6, страница 208 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 4. Магнитные явления. Параграф 50. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Вопросы - номер 6, страница 208.

Условие.

6. Как устроен генератор постоянного тока?

Решение.

Генератор постоянного тока — это электрическая машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока. Принцип его действия основан на явлении электромагнитной индукции. Конструкция генератора включает в себя несколько основных частей: статор, ротор (якорь), коллектор и щёточный узел.

Статор (индуктор) — это неподвижная часть генератора, главная функция которой — создание постоянного магнитного поля. Статор состоит из корпуса (станины) и полюсов, на которых располагаются либо постоянные магниты (в машинах малой мощности), либо обмотки возбуждения. Когда по обмоткам возбуждения протекает ток, они создают сильное магнитное поле, силовые линии которого направлены от северного полюса к южному.

Ротор (якорь) — это вращающаяся часть генератора, расположенная внутри статора. Он состоит из сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали (для уменьшения потерь на вихревые токи), и обмотки якоря, уложенной в пазы сердечника. При вращении ротора его обмотка пересекает магнитные силовые линии, созданные статором. В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея ($ \mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt} $), в проводниках обмотки наводится электродвижущая сила (ЭДС). Так как каждый проводник обмотки за один оборот проходит под северным и южным полюсами, направление индуцированной ЭДС в нем меняется. Таким образом, в самой обмотке якоря генерируется переменный ток.

Коллектор — это специальное устройство, которое служит для преобразования переменного тока, возникающего в обмотке якоря, в постоянный ток во внешней цепи. Он представляет собой цилиндр, состоящий из множества изолированных друг от друга медных пластин (ламелей). Коллектор жестко закреплен на валу ротора и вращается вместе с ним. Каждый конец секции обмотки якоря соединен с соответствующей коллекторной пластиной.

Щёточный узел — обеспечивает электрический контакт между вращающейся обмоткой якоря и неподвижной внешней цепью. Он состоит из щёток (обычно из графита или его смесей), которые с помощью пружин прижимаются к поверхности коллектора. Щётки располагаются таким образом, что в момент смены направления тока в секции обмотки якоря они переходят с одной коллекторной пластины на другую. Этот процесс, называемый коммутацией, позволяет "переключать" секции обмотки так, что во внешней цепи ток всегда течет в одном направлении. В результате на выходе генератора получается пульсирующий постоянный ток. Для сглаживания этих пульсаций в реальных генераторах используется большое число секций обмотки и коллекторных пластин.

Ответ: Генератор постоянного тока устроен из неподвижного статора, создающего магнитное поле, и вращающегося внутри него ротора (якоря) с обмоткой, в которой наводится переменная ЭДС. Преобразование этого переменного тока в постоянный для внешней цепи осуществляется с помощью коллектора — механического выпрямителя, который вращается вместе с ротором, и неподвижных щёток, скользящих по коллектору и снимающих с него ток.