Електродвигуни, гучномовці. Електровимірювальні прилади

Тема. Електродвигуни, гучномовці. Електровимірювальні прилади

Домашнє завдання: знати теоретичний матеріал §7; вправа №7(4, 5). Експериментальне завдання після § 7 – за бажанням. Ознайомитися з інформацією в рубриці «Фізика і техніка в Україні» (після § 7).

Основні питання

1. Дія магнітного поля на рамку зі струмом

2. Двигун постійного струму

3. Принцип дії електровимірювальних приладів

4. Амперметр і вольтметр

5. Електродинамічний гучномовець
   
   

Дія магнітного поля на рамку зі струмом

Двигун постійного струму

Обертання рамки зі струмом у магнітному полі використано у створенні електричних двигунів.

Модель електродвигуна постійного струму:

1 – ротор; 2 – статор; 3 – обмотка статора; 4 – колектор.

Ротор або якір двигуна, сердечник певної форми, набирається з листів спеціальної сталі, на які намотують ізольований дріт (обмотку).

Статор є постійним магнітом з наконечниками S і N, або електромагнітом (індуктор) та становить єдине ціле з корпусом електродвигуна. Це така частина двигуна, яка слугує для збудження магнітного поля.

Принцип дії електровимірювальних приладів

Схема вимірювального механізму приладу магнітоелектричної системи:

1 – постійний нерухомий магніт;

2 – спіральні пружини;

3 – півосі;

4 – рамка, жорстко закріплена на півосях;

5 – нерухоме осердя;

6 – стрілка;

7 – шкала.

Коли струм у рамці 4 відсутній, спіральні пружини 2 утримують півосі 3, а отже, й стрілку 6 таким чином, що кінець стрілки встановлюється на нульовій позначці.

Коли прилад вмикають у коло, в рамці починає йти струм і внаслідок дії сил Ампера рамка повертається в магнітному полі постійного магніту 1. Разом із рамкою повертаються півосі, а отже, і стрілка.

Під час повертання рамки закручуються пружини й виникають додаткові сили пружності. Коли момент сил пружності зрівноважує момент сил Ампера, повертання припиняється, а стрілка залишається відхиленою на певний кут. Чим більша сила струму в рамці, тим на більший кут відхилиться стрілка і тим більшими будуть покази приладу.

Амперметр і вольтметр

За внутрішньою будовою амперметр і вольтметр є практично однаковими; відрізняються лише їхні електричні опори.

Амперметр вмикають у коло послідовно, тому його опір має бути якнайменшим, інакше сила струму в колі значно зменшиться.

Вольтметр приєднують до кола паралельно з пристроєм, на якому вимірюють напругу, отже, щоб сила струму в колі майже не змінювалася, опір вольтметра має бути якнайбільшим.

Електродинамічний гучномовець

Електродинамічний гучномовець (динамік) – це пристрій, який перетворює електричний сигнал на чутний звук.

Будова електродинамічного гучномовця: 1 – звукова котушка; 2 – дифузор; 3 – постійний кільцевий магніт; 4 – керн; 5 – фланці.

Якщо котушкою тече струм, на витки котушки діють сили Ампера, що змушують котушку рухатися вздовж керна, – котушка втягується в зазор кільцевого магніту.

Разом із котушкою коливається і прикріплений до неї дифузор, який «штовхає» повітря, створюючи звукову хвилю, – гучномовець випромінює звук.

Вправа №7(1)

На рисунку зображено рамку зі струмом, яка повертається в магнітному полі постійного магніту. Визначте напрямок струму в рамці.

Відповідь. По лівій стороні рамки вгору, по правій вниз (визначаємо за допомогою правила лівої руки).

Вправа №7(2)

Чому в разі послідовного приєднання вольтметра до кола сила струму в колі значно зменшується?

Відповідь. Вольтметр має великий опір, щоб при паралельному з'єднанні сила струму в колі не зменшилась. При послідовному з'єднанні вольтметра: I=UR+RV. Тому сила струму в колі зменшується.

Вправа №7(3)

На затискачах вимірювальних приладів магнітоелектричної системи зазначено полярність («+» і «–»). Що буде, якщо, вмикаючи прилад, не дотриматися полярності?

Відповідь. У магнітоелектричних вимірювальних приладах рамка, а разом з нею і стрілка можуть обертатися як за часовою стрілкою, так і проти неї. За відсутності струму стрілка встановлюється на «0». При правильному підключенні стрілка відхиляється праворуч до потрібної поділки, при неправильному – ліворуч, де шкали немає і стрілка може погнутися.

Вправа №7(4).

Вправа №7(5).

Виконай вправу "Електродинамічний гучномовець"! Фото результату гри прикріпи!