Номер 4, страница 218 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

4. Как устроен электродвигатель постоянного тока?

Электродвигатель постоянного тока — это устройство, преобразующее электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию вращения. Его конструкция включает в себя три основных узла: статор, ротор и коллекторно-щёточный узел.

Статор (индуктор) — это неподвижная часть двигателя. Его основная функция — создание постоянного магнитного поля. В зависимости от мощности и конструкции двигателя, статор может быть выполнен в виде постоянных магнитов (в маломощных двигателях) или в виде электромагнитов, состоящих из стального корпуса и обмоток возбуждения (в более мощных).

Ротор (якорь) — это вращающаяся часть, расположенная внутри статора. Он состоит из вала, сердечника и обмотки. Сердечник набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи. В пазы сердечника укладывается обмотка якоря — проводник, по которому протекает ток и на который действует вращающая сила.

Коллекторно-щёточный узел — это система, обеспечивающая электрический контакт с вращающимся ротором. Он состоит из коллектора и щёток. Коллектор представляет собой цилиндр из медных изолированных пластин (ламелей), закреплённый на валу ротора и соединённый с его обмоткой. Щётки — это неподвижные графитовые контакты, которые прижимаются к коллектору и подают на него напряжение от источника питания.

Принцип действия основан на силе Ампера. Когда ток от источника через щётки и коллектор поступает в обмотку якоря, последняя становится электромагнитом. Взаимодействие магнитного поля якоря с магнитным полем статора создает вращающий момент, который заставляет ротор двигаться. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, определяется выражением $F_A = I \cdot B \cdot L \cdot \sin(\alpha)$, где $I$ – сила тока, $B$ – индукция магнитного поля, $L$ – длина проводника. Ключевую роль играет коллектор: при повороте ротора он переключает направление тока в секциях обмотки так, чтобы вращающий момент всегда был направлен в одну сторону, обеспечивая непрерывное вращение.

Ответ: Электродвигатель постоянного тока устроен из неподвижного статора, создающего магнитное поле, вращающегося внутри него ротора (якоря) с обмоткой, и коллекторно-щёточного узла. Последний состоит из щёток и коллектора, которые подают ток на обмотку ротора и автоматически переключают его направление для обеспечения непрерывного вращения под действием электромагнитных сил.