Номер 3, страница 74 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Электромагнитные явления. Самостоятельные работы. СР-57. Электрический двигатель. Вариант 2 - номер 3, страница 74.

Условие.

3. Для чего в электрическом двигателе нужен якорь? Как он устроен?

Решение.

Для чего в электрическом двигателе нужен якорь?

Якорь (в большинстве конструкций является ротором) — это вращающаяся часть электрического двигателя, основная функция которой заключается в преобразовании электрической энергии в механическую энергию вращения. Это происходит благодаря взаимодействию магнитных полей. Когда через обмотку якоря, расположенную в магнитном поле статора (неподвижной части двигателя), пропускают электрический ток, на витки обмотки начинает действовать сила Ампера (разновидность силы Лоренца). Величина этой силы определяется по формуле: $F = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $\text{I}$ – сила тока в проводнике, $\text{B}$ – индукция магнитного поля, $\text{l}$ – длина активной части проводника, а $\alpha$ – угол между направлением тока и вектором магнитной индукции. Совокупность этих сил создает вращающий момент, который заставляет якорь вращаться вместе с валом, передавая механическую энергию на нагрузку. Таким образом, якорь является ключевым элементом, генерирующим движение в двигателе.

Ответ: Якорь в электрическом двигателе нужен для создания вращающего момента за счет взаимодействия его обмоток с током и магнитного поля статора, что приводит к преобразованию электрической энергии в механическую энергию вращения.

Как он устроен?

Конструкция якоря электрического двигателя включает в себя несколько основных частей:
1. Сердечник — собирается из тонких, изолированных друг от друга листов электротехнической стали. Такая слоистая (шихтованная) структура необходима для минимизации потерь энергии, вызванных вихревыми токами (токами Фуко), которые возникают в массивном проводнике при изменении магнитного поля. Сердечник имеет пазы для укладки обмотки и служит для усиления магнитного поля.
2. Обмотка якоря — состоит из катушек изолированного медного провода, уложенных в пазы сердечника. Именно по этой обмотке протекает электрический ток, превращая якорь в электромагнит, который взаимодействует с магнитным полем статора.
3. Коллектор — является неотъемлемой частью якоря в коллекторных двигателях (в основном, двигателях постоянного тока). Он представляет собой цилиндр, состоящий из множества изолированных друг от друга медных пластин (ламелей). Каждая ламель соединена с определенным участком обмотки якоря. Коллектор служит для подвода тока к обмоткам через неподвижные щётки и для переключения направления тока в них в нужный момент времени. Это обеспечивает постоянное направление вращающего момента и непрерывное вращение якоря.
4. Вал — это центральный стальной стержень, на котором жестко закреплены сердечник, обмотка и коллектор. Вал вращается в подшипниках и передает механическую мощность от якоря к приводимому в движение устройству.

Ответ: Якорь состоит из стального вала, на котором расположен сердечник из листов электротехнической стали с уложенной в его пазах медной обмоткой. В коллекторных двигателях на валу также закреплен коллектор, обеспечивающий электрическое соединение обмотки с внешней цепью через щётки.