Номер 2, страница 209 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 57. Электрический двигатель. Вопросы после параграфа - номер 2, страница 209.

Условие.

2. Используя рисунок 159, опишите принцип действия электродвигателя.

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

2. Используя рисунок 159, опишите принцип действия электродвигателя.

Принцип действия электродвигателя постоянного тока, который обычно изображается на подобных схемах, основан на явлении возникновения силы, действующей на проводник с током в магнитном поле. Эта сила называется силой Ампера.

Основные части простейшего электродвигателя:
- Статор – неподвижная часть, которая создает постоянное магнитное поле. В простых моделях это постоянный магнит с северным (N) и южным (S) полюсами.
- Ротор (или якорь) – вращающаяся часть, представляющая собой рамку (катушку) из провода, по которой пропускают электрический ток.
- Коллектор – специальное устройство, состоящее из двух изолированных друг от друга полуколец, к которым припаяны концы рамки. Коллектор вращается вместе с ротором.
- Щетки – неподвижные контакты (обычно графитовые), которые прижимаются к коллектору и подводят к нему электрический ток от источника питания.

Процесс работы можно описать по шагам:
1. Через щетки и коллектор на рамку ротора подается электрический ток.
2. Рамка с током находится в магнитном поле статора. На две стороны рамки, расположенные параллельно оси вращения, начинают действовать силы Ампера. Направление этих сил определяется по правилу левой руки.
3. Поскольку ток в противоположных сторонах рамки течет в разных направлениях, силы Ампера также направлены в противоположные стороны (одна вверх, другая вниз). Эта пара сил создает вращающий момент, который заставляет рамку поворачиваться. Величина силы Ампера рассчитывается по формуле: $F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin(\alpha)$, где $I$ - сила тока в рамке, $B$ - индукция магнитного поля, $l$ - длина стороны рамки, $\alpha$ - угол между направлением тока и линиями магнитной индукции.
4. Когда рамка совершает поворот на 180 градусов (проходит вертикальное положение), полукольца коллектора меняются местами под щетками. Это приводит к изменению направления тока в рамке на противоположное.
5. Благодаря изменению направления тока, направление сил Ампера остается таким, что вращающий момент продолжает действовать в ту же сторону. Это обеспечивает непрерывное вращение ротора в одном направлении.

Таким образом, электродвигатель преобразует электрическую энергию, поступающую от источника тока, в механическую энергию вращательного движения.

Ответ: Принцип действия электродвигателя основан на силе Ампера: на рамку с током, помещенную в магнитное поле, действует пара сил, создающая вращающий момент. Специальное устройство — коллектор — изменяет направление тока в рамке каждый полоборота, что обеспечивает ее непрерывное вращение в одном направлении, преобразуя электрическую энергию в механическую.

3. Приведите примеры использования электрического двигателя.

Электрические двигатели являются одними из самых распространенных устройств и находят применение практически во всех сферах человеческой деятельности благодаря своей эффективности, надежности и относительной простоте. Вот некоторые примеры их использования:
- В быту: электродвигатели приводят в движение барабаны стиральных машин, вентиляторы в пылесосах, фенах и компьютерах, компрессоры в холодильниках и кондиционерах, ножи в блендерах и миксерах, шпиндели в проигрывателях и жестких дисках.
- На транспорте: они являются основой тягового привода электромобилей, электропоездов, трамваев, троллейбусов, поездов метро. Также они используются в гироскутерах, электросамокатах и электровелосипедах.
- В промышленности: электродвигатели приводят в действие станки (токарные, фрезерные), конвейерные ленты, насосы для перекачки жидкостей и газов, подъемные краны, лифты и эскалаторы.
- В строительстве и ремонте: они используются в ручных электроинструментах, таких как дрели, перфораторы, шлифовальные машины (болгарки), электропилы.
- В детских игрушках: маленькие электродвигатели заставляют двигаться радиоуправляемые машинки, летать квадрокоптеры и вертолеты.

Ответ: Примеры использования электродвигателей: бытовая техника (стиральная машина, пылесос, холодильник), транспорт (электромобиль, трамвай, метро), промышленность (станки, конвейеры, насосы), строительные инструменты (дрель, болгарка), детские игрушки (радиоуправляемые машинки, дроны).