Номер 4, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 32. Электрический двигатель - номер 4, страница 188.

Условие.

4. Почему в роторе электродвигателя обычно не одна, а несколько рамок, расположенных под углом друг к другу?

Решение.

Решение

Вращающий момент, действующий на рамку с током в магнитном поле, зависит от ее ориентации относительно силовых линий этого поля. Величина вращающего момента $\text{M}$ определяется по формуле $M = I \cdot B \cdot S \cdot N \cdot \sin(\alpha)$, где $\text{I}$ — сила тока в рамке, $\text{B}$ — индукция магнитного поля, $\text{S}$ — площадь рамки, $\text{N}$ — число витков в ней, а $\alpha$ — угол между перпендикуляром (нормалью) к плоскости рамки и вектором магнитной индукции.

Из формулы видно, что вращающий момент максимален, когда плоскость рамки параллельна линиям поля ($\alpha = 90^\circ$), и равен нулю, когда плоскость рамки перпендикулярна им ($\alpha = 0^\circ$). Это положение называется «мертвой точкой».

Если в роторе электродвигателя используется только одна рамка, возникают две основные проблемы:

1. Неравномерное вращение. Вращающий момент постоянно меняется от максимального значения до нуля, из-за чего вращение ротора происходит рывками.

2. Проблема запуска. Если ротор остановится в «мертвой точке», двигатель не сможет самостоятельно начать вращение, так как на рамку не будет действовать вращающая сила.

Чтобы устранить эти недостатки, в роторе размещают несколько рамок (обмоток), оси которых сдвинуты на определенный угол друг относительно друга. Каждая обмотка подключена к своей паре пластин коллектора. Благодаря такому устройству, в любой момент времени хотя бы одна из рамок находится в положении, близком к оптимальному для создания вращающего момента. Когда одна рамка проходит «мертвую точку», другие рамки продолжают создавать крутящий момент, обеспечивая непрерывность движения.

Таким образом, использование нескольких рамок делает суммарный вращающий момент на валу двигателя почти постоянным. Это обеспечивает плавность вращения, надежный запуск из любого положения и увеличивает общую мощность двигателя.

Ответ: Использование нескольких рамок, расположенных под углом друг к другу, необходимо для обеспечения плавного и непрерывного вращения ротора, а также для надежного запуска двигателя из любого положения. Это позволяет избежать «мертвых точек» (положений, где вращающий момент на отдельную рамку равен нулю) и сгладить пульсации суммарного вращающего момента, делая работу двигателя более равномерной и эффективной.