Номер 1, страница 155 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 33. Применение магнитов. Задание 31 - номер 1, страница 155.

Условие.

1. На рисунке 135 показана схема электромагнитного реле, с помощью которого включается цепь высокого напряжения. Реле подключают к маломощному источнику тока. На схеме цифрами обозначено:

Рис. 135

1 — электромагнит; 2 — якорь; 3 — контакты цепи высокого напряжения; 4 — пружина; 5 — электродвигатель; 6 — источник тока высокого напряжения.

Объясните принцип действия реле. Из какого материала должен быть изготовлен якорь 2, притягивающийся к электромагниту 1?

Решение.

Объясните принцип действия реле.

Принцип действия электромагнитного реле основан на использовании магнитного поля, создаваемого электрическим током, для управления (замыкания и размыкания) другой, как правило, более мощной электрической цепью. Процесс работы реле, показанного на схеме, выглядит следующим образом:

1. В исходном состоянии ключ в цепи управления (маломощной) разомкнут. Ток через обмотку электромагнита (1) не течет, магнитное поле отсутствует. Якорь (2) под действием пружины (4) находится в верхнем положении, и контакты (3) цепи высокого напряжения разомкнуты. Электродвигатель (5) обесточен.

2. При замыкании ключа в цепи управления через обмотку электромагнита (1) начинает течь ток. Возникает сильное магнитное поле, которое притягивает к себе якорь (2), изготовленный из ферромагнитного материала.

3. Якорь (2), преодолевая упругую силу пружины (4), поворачивается и замыкает контакты (3).

4. Замыкание контактов (3) приводит к включению цепи высокого напряжения. Ток от источника (6) начинает поступать на электродвигатель (5), и он начинает работать.

5. При размыкании ключа в цепи управления ток в обмотке электромагнита (1) прекращается, и его магнитное поле исчезает. Пружина (4) возвращает якорь (2) в исходное положение, размыкая контакты (3). Цепь высокого напряжения разрывается, и электродвигатель (5) останавливается.

Таким образом, с помощью слабого тока в цепи управления удается коммутировать цепь с гораздо более высоким напряжением и силой тока, обеспечивая при этом гальваническую развязку и безопасность.

Ответ: При подаче тока на катушку электромагнита (цепь управления) возникает магнитное поле, которое притягивает якорь. Якорь, в свою очередь, замыкает контакты в цепи высокого напряжения, включая электродвигатель. При прекращении подачи тока пружина возвращает якорь в исходное положение, размыкая контакты и отключая двигатель.

Из какого материала должен быть изготовлен якорь 2, притягивающийся к электромагниту 1?

Якорь (2) должен быть изготовлен из магнитомягкого материала, например, из мягкого (технически чистого) железа или электротехнической стали. Особенность таких материалов заключается в том, что они сильно намагничиваются даже в слабом магнитном поле, но при исчезновении внешнего поля практически полностью размагничиваются (имеют малую остаточную индукцию и коэрцитивную силу). Это свойство критически важно для работы реле: якорь должен надежно притягиваться при включении электромагнита и так же надежно отпускаться под действием пружины при его выключении. Если бы якорь был изготовлен из магнитотвердого материала (например, закаленной стали, используемой для постоянных магнитов), он бы сохранил намагниченность после отключения тока и не вернулся бы в исходное положение, что привело бы к отказу реле.

Ответ: Якорь должен быть изготовлен из магнитомягкого материала, например, из мягкого железа.