Номер 793, страница 125 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электромагнитные явления. Действие магнитного поля на проводник с током. Правило левой руки. Индукция магнитного поля. Электрический двигатель - номер 793, страница 125.

Условие.

793. Каково назначение якоря, коллектора и щёток в электродвигателе постоянного тока? Начертите схему простейшего электродвигателя.

Решение.

Решение

Назначение якоря, коллектора и щёток в электродвигателе постоянного тока

Якорь (ротор) — это вращающаяся часть электродвигателя, состоящая из обмотки (катушки провода) на железном сердечнике. Его назначение — создание вращающего момента. Когда по обмотке якоря протекает электрический ток, он становится электромагнитом. Взаимодействие магнитного поля якоря с магнитным полем статора (неподвижной части двигателя) приводит к возникновению сил Ампера, которые заставляют якорь вращаться, преобразуя электрическую энергию в механическую работу.

Коллектор — это устройство, состоящее из нескольких изолированных друг от друга медных пластин (в простейшем случае — двух полуколец), к которым присоединены концы обмотки якоря. Он вращается вместе с якорем. Назначение коллектора — изменять направление тока в обмотке якоря через каждые пол-оборота. Это обеспечивает постоянное направление вращающего момента, действующего на якорь, и, следовательно, непрерывное вращение в одну сторону.

Щётки — это неподвижные контакты (обычно графитовые), которые прижаты к поверхности вращающегося коллектора и скользят по ней. Их назначение — осуществлять электрическую связь между неподвижным источником питания и вращающейся обмоткой якоря. Через щётки ток подаётся на пластины коллектора и далее в обмотку.

Ответ: Основное назначение: якоря — создание вращающего момента; коллектора — обеспечение непрерывного вращения путем периодического изменения направления тока в обмотке якоря; щёток — подвод электрического тока к вращающемуся якорю.

Схема простейшего электродвигателя

На схеме показано устройство простейшего электродвигателя постоянного тока. Он состоит из статора (постоянный магнит с полюсами N и S), ротора или якоря (прямоугольная рамка с током), коллектора (два полукольца) и щёток, подключённых к источнику постоянного тока.

Когда ток течёт по рамке, на её стороны, перпендикулярные линиям магнитного поля (вектор $\text{B}$), начинают действовать силы Ампера ($F_A$), направленные в противоположные стороны. Эта пара сил создаёт вращающий момент, который поворачивает рамку. Когда рамка проходит вертикальное положение, коллектор переключает контакты, меняя направление тока в рамке на противоположное. В результате направление сил Ампера на сторонах рамки сохраняется таким образом, что вращающий момент продолжает действовать в ту же сторону, обеспечивая непрерывное вращение.

Ответ: Схема устройства и принципа действия простейшего электродвигателя представлена на рисунке выше.