Страница 197 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

Какие изменения произойдут в работе реле, если заменить пружину 4 (см. рис. 141) пружиной большей жёсткости?

Дано:

Рассматривается электромагнитное реле.
Жесткость пружины 4 увеличивается: $k_2 > k_1$, где $k_1$ — начальная жесткость, а $k_2$ — конечная.

Как изменятся ток срабатывания ($I_{ср}$) и ток отпускания ($I_{отп}$) реле?

Работа электромагнитного реле основана на балансе двух сил: силы притяжения электромагнита $F_{магн}$ и силы упругости пружины $F_{упр}$. Реле срабатывает, когда якорь притягивается к сердечнику электромагнита. Это происходит в тот момент, когда сила магнитного притяжения становится больше, чем сила упругости пружины, которая удерживает якорь в исходном положении.

Сила упругости пружины определяется законом Гука: $F_{упр} = k \cdot x$, где $k$ – это жесткость пружины, а $x$ – ее деформация (растяжение или сжатие).

Сила притяжения электромагнита $F_{магн}$ зависит от силы тока $I$, протекающего по его обмотке. Для срабатывания реле необходимо, чтобы сила тока достигла определенного значения, называемого током срабатывания $I_{ср}$. При этом токе выполняется условие: $F_{магн}(I_{ср}) > F_{упр}$.

Если заменить пружину на пружину с большей жесткостью (то есть, увеличить значение $k$), то сила упругости $F_{упр}$ при том же самом положении якоря возрастет. Следовательно, для того чтобы преодолеть эту возросшую силу упругости, потребуется большая сила магнитного притяжения $F_{магн}$.

Чтобы создать большую силу магнитного притяжения, необходимо пропустить через обмотку электромагнита больший ток. Таким образом, ток срабатывания реле $I_{ср}$ увеличится.

Аналогично, при уменьшении тока в обмотке реле "отпускает" (возвращается в исходное состояние), когда магнитная сила становится меньше силы упругости. Так как сила упругости стала больше, она сможет преодолеть магнитную силу при большем значении последней. А большему значению магнитной силы соответствует и больший ток. Таким образом, ток отпускания $I_{отп}$ также увеличится.

В итоге, замена пружины на более жесткую приведет к тому, что реле будет срабатывать и отпускать при больших значениях тока в управляющей цепи, то есть станет менее чувствительным.

При замене пружины на пружину большей жесткости ток срабатывания и ток отпускания реле увеличатся.