Номер 5, страница 188 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 32. Электрический двигатель - номер 5, страница 188.

Условие.

5. Почему в электродвигателе вместо постоянного магнита используются электромагниты?

Решение.

Использование электромагнитов вместо постоянных магнитов в большинстве электродвигателей обусловлено рядом их ключевых преимуществ, которые обеспечивают лучшую управляемость, большую мощность и экономическую целесообразность.

Основными причинами являются:

1. Управляемость магнитного поля. Сила магнитного поля электромагнита напрямую зависит от силы тока, протекающего через его обмотку. Это позволяет легко и точно регулировать магнитное поле, а следовательно, и крутящий момент и скорость вращения двигателя. У постоянных магнитов магнитное поле имеет фиксированную, неизменную величину, что не даёт такой гибкости в управлении.

2. Возможность создания более сильного магнитного поля. Электромагниты, особенно с сердечником из ферромагнитного материала, способны создавать значительно более мощные магнитные поля, чем постоянные магниты тех же размеров. Чем сильнее магнитное поле, тем больше сила Ампера ($F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha$), действующая на обмотки ротора, и, соответственно, тем выше мощность двигателя при тех же габаритах.

3. Возможность отключения и изменения полярности. Магнитное поле электромагнита можно мгновенно включить, выключить или изменить его направление (поменять местами северный и южный полюсы), просто управляя электрическим током. Эта способность принципиально важна для работы многих типов двигателей, особенно двигателей переменного тока, где для создания вращения необходимо постоянно изменять направление магнитного поля.

4. Экономические и производственные факторы. Мощные постоянные магниты изготавливаются из редкоземельных металлов (например, неодима), которые дороги и имеют ограниченные запасы. Электромагниты же изготавливаются из более доступных и дешевых материалов — меди (для обмотки) и электротехнической стали (для сердечника), что делает их производство, особенно для крупных и мощных двигателей, экономически более выгодным.

Ответ: Электромагниты используются в электродвигателях вместо постоянных магнитов в основном потому, что их магнитное поле можно легко регулировать по силе, отключать и менять его полярность, что необходимо для управления скоростью и мощностью двигателя. Кроме того, электромагниты позволяют создавать более сильные магнитные поля, что увеличивает мощность двигателя, и зачастую они экономически выгоднее в производстве, особенно для мощных машин.