Номер 16.35, страница 104 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Электричество и магнетизм. 16. Электромагнитная индукция - номер 16.35, страница 104.

Условие.

16.35. При торможении поезда метро электродвигатели постоянного тока отключают от сети и замыкают через специальные реостаты. Зачем это делают?

Решение.

Решение 2.

Это делают для того, чтобы использовать так называемое реостатное (электродинамическое) торможение. Процесс основан на явлении электромагнитной индукции и обратимости электродвигателей.

Когда поезд необходимо замедлить, тяговые электродвигатели отключают от внешнего источника питания (контактной сети). Однако колеса поезда продолжают вращаться по инерции, а вместе с ними вращаются и роторы (якоря) электродвигателей. Вращаясь в магнитном поле статора, ротор двигателя начинает работать как генератор постоянного тока: в его обмотке индуцируется электродвижущая сила (ЭДС).

Затем обмотки этих двигателей-генераторов замыкают на специальные мощные резисторы — тормозные реостаты. В образовавшейся замкнутой цепи «генератор — реостат» под действием ЭДС начинает протекать электрический ток. Согласно правилу Ленца, этот ток создает в двигателе магнитное поле, которое противодействует вращению ротора. Возникает тормозящий электромагнитный момент, который и замедляет вращение колес, а следовательно, и сам поезд.

При этом вся кинетическая энергия движущегося поезда преобразуется в электрическую энергию, которая, в свою очередь, полностью рассеивается на реостатах в виде тепла в соответствии с законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2Rt$). Это позволяет осуществлять эффективное и плавное торможение без использования механических тормозов, что значительно уменьшает их износ.

Ответ: Электродвигатели отключают от сети и замыкают на реостаты для использования реостатного торможения. В этом режиме двигатели работают как генераторы, преобразуя кинетическую энергию поезда в электрический ток. Этот ток, протекая через реостаты, создает тормозную силу и рассеивается в виде тепла, эффективно замедляя поезд и снижая износ механических тормозов.