Номер 2, страница 191 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Электромагнитные явления. Параграф 46. Производство и передача электрической энергии. Обсудить в классе - номер 2, страница 191.

Условие.

2. Каково назначение коллектора электрогенератора? Меняется ли полярность полуколец коллектора при работе электрогенератора?

Решение.

Каково назначение коллектора электрогенератора?

Основное назначение коллектора в электрогенераторе постоянного тока — это преобразование (выпрямление) переменного тока, который индуцируется во вращающейся обмотке якоря, в постоянный (пульсирующий) ток во внешней цепи.
При вращении рамки (якоря) в магнитном поле в ней возникает переменная ЭДС индукции, так как каждая сторона рамки поочередно проходит мимо северного и южного полюсов магнита. Соответственно, направление индуцированного тока в рамке меняется каждые пол-оборота.
Коллектор представляет собой устройство, состоящее из двух (или более) изолированных друг от друга медных полуколец (ламелей), к которым припаяны концы обмотки якоря. Коллектор вращается вместе с якорем. Неподвижные щетки скользят по поверхности коллектора, обеспечивая электрический контакт с внешней цепью.
В тот самый момент, когда направление тока в обмотке якоря готово измениться на противоположное, каждое полукольцо переходит от одной щетки к другой. Это синхронное переключение обеспечивает то, что к одной и той же щетке (например, положительной) всегда подключается та часть обмотки, в которой ток течет в нужном направлении (от щетки). В результате во внешней цепи ток течет всегда в одном направлении.

Ответ: Назначение коллектора электрогенератора — действовать как механический выпрямитель, преобразуя переменный ток, генерируемый в якоре, в постоянный ток для внешней цепи.

Меняется ли полярность полуколец коллектора при работе электрогенератора?

Да, полярность каждого отдельного полукольца коллектора циклически меняется в процессе работы генератора.
Полярность полукольца определяется тем, с какой щеткой — положительной или отрицательной — оно контактирует в данный момент. Поскольку полукольца вращаются вместе с якорем, а щетки неподвижны, каждое полукольцо в течение одного полного оборота успевает соприкоснуться и с положительной, и с отрицательной щеткой.
Например, в течение первой половины оборота первое полукольцо может быть соединено с положительной щеткой, имея положительный потенциал. После прохождения нейтрального положения, когда направление тока в обмотке меняется, это же полукольцо соединяется уже с отрицательной щеткой и приобретает отрицательный потенциал. Таким образом, полярность каждого полукольца меняется дважды за один оборот.
При этом важно понимать, что полярность самих щеток и, следовательно, клемм генератора, остается постоянной (одна всегда «+», другая всегда «–»), что и является целью использования коллектора в генераторе постоянного тока.

Ответ: Да, полярность полуколец коллектора меняется. Каждое полукольцо поочередно контактирует то с положительной, то с отрицательной щеткой, меняя свою полярность.