Номер 1, страница 182 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 42. Передача электрической энергии. Темы докладов и проектов - номер 1, страница 182.

Условие.

1. Конструирование электромагнитных приборов.

Решение.

Конструирование электромагнитных приборов.

Конструирование электромагнитных приборов — это процесс создания устройств, работа которых основана на явлении электромагнетизма. Основной принцип заключается в создании управляемого магнитного поля с помощью электрического тока для совершения механической работы (создания силы, перемещения, вращения).

Ключевыми элементами любого электромагнитного прибора являются:

• Катушка (обмотка) — изолированный проводник, намотанный на каркас. При прохождении тока $\text{I}$ по катушке с числом витков $\text{w}$ создается магнитодвижущая сила (МДС) $F_m = I \cdot w$, которая порождает магнитное поле.

• Магнитопровод (сердечник) — деталь из ферромагнитного материала (например, электротехнической стали), которая концентрирует и усиливает магнитное поле, создаваемое катушкой.

• Якорь (подвижная часть) — часть магнитопровода, которая перемещается под действием магнитных сил, выполняя полезную работу (например, замыкая контакты в реле).

• Возвратный механизм (пружина) — обеспечивает возвращение якоря в исходное положение при отключении тока.

Процесс конструирования включает несколько этапов:

1. Постановка задачи: Определение назначения прибора и его основных технических характеристик: необходимое тяговое усилие или крутящий момент, ход якоря, время срабатывания, рабочее напряжение и потребляемая мощность.

2. Расчет магнитной цепи: Это основной этап, на котором определяется геометрия магнитопровода и параметры катушки. Цель расчета — обеспечить необходимое значение магнитного потока в рабочем зазоре для создания нужной силы. Используется закон полного тока (аналог закона Ома для магнитной цепи).

3. Проектирование обмотки: Выбирается марка и диаметр провода, рассчитывается число витков, а также проводится тепловой расчет, чтобы катушка не перегревалась при работе.

4. Конструирование механических частей: Разработка формы якоря, сердечника, корпуса, контактов (для реле), пружин и других деталей с учетом прочности, износостойкости и технологии изготовления.

Ответ: Конструирование электромагнитных приборов основывается на создании управляемого магнитного поля с помощью катушки с током. Процесс включает расчет магнитной цепи для получения требуемой силы, проектирование обмотки с учетом тепловых нагрузок и разработку механических компонентов (сердечника, якоря), обеспечивающих выполнение устройством его функции.

2. Применение электромагнитных приборов.

Хотя второй пункт вопроса на изображении обрывается, он, очевидно, касается областей применения электромагнитных приборов. Электромагнитные устройства являются одними из самых распространенных в технике, быту и науке благодаря своей надежности, простоте и возможности дистанционного управления.

Основные сферы применения:

• Коммутационная аппаратура: Электромагнитные реле и контакторы используются для включения и отключения мощных электрических цепей с помощью слаботочного управляющего сигнала. Они являются основой систем автоматики.

• Электрические машины: Электродвигатели (преобразуют электрическую энергию в механическую) и генераторы (преобразуют механическую в электрическую) работают на принципах электромагнитного взаимодействия. Они применяются повсеместно: от бытовой техники до промышленного оборудования и транспорта.

• Исполнительные механизмы: Электромагнитные клапаны для управления потоками жидкостей и газов (в системах водоснабжения, автомобилях), электромагнитные муфты (для сцепления валов), соленоиды для перемещения задвижек и толкателей.

• Грузоподъемные механизмы: Мощные промышленные электромагниты используются на металлургических заводах и в портах для перемещения тяжелых металлических грузов (листовой стали, металлолома).

• Акустические устройства: В динамических громкоговорителях и микрофонах катушка, соединенная с мембраной, движется в поле постоянного магнита, преобразуя электрический сигнал в звук и наоборот.

• Системы безопасности: Электромагнитные замки надежно удерживают двери в закрытом состоянии до снятия напряжения.

• Измерительная техника: В амперметрах и вольтметрах электромагнитной системы сила взаимодействия катушки с сердечником используется для отклонения стрелки прибора.

• Медицина: Сверхпроводящие электромагниты создают мощнейшие магнитные поля в аппаратах магнитно-резонансной томографии (МРТ) для получения детальных изображений внутренних органов.

Ответ: Электромагнитные приборы находят широчайшее применение в различных областях: в качестве коммутационных устройств (реле, контакторы), преобразователей энергии (двигатели, генераторы), исполнительных механизмов (клапаны, соленоиды), в грузоподъемной, измерительной, акустической и медицинской технике (МРТ).