Конспект уроку: Застосування електромагнітних явищ. Електродвигун постійного струму. Вплив магнітного поля на живі організми. Промислове одержання електричного струму

Застосування електромагнітних явищ

Під дією сили Ампера прямолінійний провідник зі струмом у магнітному полі рухається, а рамка повертається. Принцип дії багатьох промислових та побутових приладів ґрунтується на використанні обертання провідника зі струмом у магнітному полі.

Яким чином досягти того, щоб рамка зі струмом оберталася у полі постійного магніту? При пропусканні через рамку струму вона повертається, намагаючись розташуватися перпендикулярно до його силових ліній. Щоб рамка продовжила обертання у тому самому напрямку потрібно поміняти полюси магніту або напрям струму в провіднику. Отже, щоб від повертання рамки зі струмом у магнітному полі перейти до обертання, потрібно через кожних півоберта рамки змінювати напрям струму в ній на протилежний.

Розглянемо прилад, який складається з рамки, закріпленої вертикально. На рамку намотано невелику кількість витків ізольованого дроту. Кінці обмотки приєднані до двох півкілець, які притискаються до металевих щіток. Щітки з'єднані з клемами для підведення струму від джерела. Рамка розміщена в магнітному полі постійного магніту.

Прилад вмикається в електричне коло послідовно з батареєю акумуляторів, реостатом та вимикачем. Після вмикання струму рамка повертається в магнітному полі постійного магніту. Разом з рамкою повертаються півкільця. При цьому кожне півкільце сполучається з іншою щіткою. Оскільки щітки під'єднані до джерела струму, то зміна щітки, що притискає півкільце, зумовлює зміну напрямку струму в рамці на протилежний. Рамка продовжить повертатися у тому самому напрямку. Півкільця знову поміняються місцями, зміниться напрям струму в рамці - рамка буде обертатися.

Електродвигун

Швидкість обертання рамки зі струмом у магнітному полі залежить від сили струму в ній та магнітного поля постійного магніту. Якщо змінити полярність ввімкнення рамки, то вона буде обертатися у протилежному напрямку. Ця рамка зі струмом, що обертається у магнітному полі, є моделлю найпростішого електродвигуна.

Електродвигун - це пристрій, у якому енергія електричного струму перетворюється в механічну.

Рис. Побутові прилади з електродвигунами

Електродвигуни широко використовуються в промисловості та на транспорті. Вони приводять в рух різноманітні верстати, підйомники, ескалатори метро, тролейбуси та трамваї, електрокари і т. д. Багато побутових приладів працюють завдяки електродвигунам: електрична кавомолка, міксер, фен та ін. Один з перших електричних двигунів винайшов у 1834 році російський учений Борис Семенович Якобі (1801-1874).

Електродвигун складаються з обмотки, виготовленої з великої кількості витків ізольованого дроту, яка намотана вздовж бічної поверхні сталевого циліндра (для підсилення магнітного поля). Циліндр з обмоткою називають якорем електродвигуна 3. Якір закріплюють на валу електродвигуна 4, який з'єднують з приводами різноманітних машин та механізмів. Якір малопотужних двигунів (наприклад, для електроіграшок) обертається в магнітному полі постійного магніту. У промислових електродвигунах великої потужності магнітне поле створюється електромагнітом 2.

Рис. Будова електродвигуна: 1 - статор; 2 • електромагніт; 3 • якір; 4 - вал.

Широкого використання електричні двигуни набули завдяки важливим перевагам у порівняні з іншими двигунами. Зокрема, електродвигуни компактні, не забруднюють навколишнє середовище, витрачають порівняно мало енергії. Електричні двигуни мають найвищий ККД серед двигунів – біля 98%.