ИЗУЧЕНИЕ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ГЕНЕРАТОРА.
Цель работы: С помощью электронного конструктора «Знаток» изучить работу электромотора и генератора переменного тока.
Оборудование: электронный конструктор «Знаток».
Теория:
Электродвигатель (электромотор) – машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Основной его характеристикой является мощность. Существуют электродвигатели постоянного и переменного тока. Область применения двигателей постоянного тока - дворники автомобиля, стеклоподъёмники, аккумуляторные дрели, игрушки, плееры, DVD-проигрыватели, роботы, бытовая техника.
Его действие основано на взаимодействии полюсов постоянного магнита и электромагнита - рамки (катушки) с током. При протекании тока по катушке у неё образуются северный и южный полюсы, которые взаимодействуют с полюсами магнита. Рамка начинает поворачиваться и с помощью коллектора проскакивает положение равновесия, при этом коллектор меняет направление тока в рамке – меняются полюсы электромагнита и снова одноимённые полюсы начинают отталкиваться, а разноимённые – притягиваться. Т.о., пока присутствует напряжение питания, двигатель вращается.
Простейший коллектор представляет собой 2 металлических полукольца, жёстко скрепленные с рамкой (обмоткой) и осью. Роль коллектора заключается в переключении направления тока на противоположное при постоянном токе питания двигателя от батареи конденсаторов (аккумулятора).
Электрогенератор – Электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую. Существуют электрогенераторы постоянного и переменного тока. Область применения: автомобили – для зарядки аккумулятора и питания бортовой сети, бензиновые и дизельные миниэлектростанции и т.д.. Принцип работы основан на явлении электромагнитной индукции – когда в проводнике, пересекающем линии магнитного поля, возникает электрический ток, называемый индукционным.
Внешний механический привод вращает рамку в поле магнита и в ней индуцируется ток. Дважды за период ток будет менять своё направление, но благодаря коллектору, столько же раз меняются полукольца у каждой щётки, и ток на выходных клеммах будет течь в одном направлении. Выходящий однополярный ток превращают в постоянный с помощью стабилизатора напряжения и сглаживающего фильтра. Чем выше скорость вращения рамки, тем больше отдаваемый ток.
Если в генераторе используется не один коллектор из 2х полуколец, а 2 кольцевых коллектора, то на выходе возникает переменный синусоидальный ток.
Подвижная часть электродвигателя и электрогенератора (обмотка, коллектор и сердечник) называется ротором, а неподвижная (магниты и корпус с держателями оси) – статором. Для усиления крутящего момента и плавности хода делают несколько многовитковых обмоток и помещают их на сердечник сложной формы.
Ход работы:
1. Соблюдая полярность, соберите схему 1.
2. Замкните кнопку и держите 5 секунд, затем отпустите.
3. Измерьте высоту взлёта пропеллера.
4. Соблюдая полярность, соберите схему 2.
5. Повторите п.2-3.
6. Сделайте вывод о зависимости высоты подъёма пропеллера и скорости электродвигателя от напряжения питания.
7. Соблюдая полярность, соберите схему.
8. Быстро вращайте ось по часовой стрелке.
9. Поменяйте полярность подключения. Добейтесь возникновения тока в цепи.
10. Сделайте вывод о влиянии направления вращения оси на возникновение тока в цепи.
11. Соблюдая полярность, соберите схему.
12. Замкните выключатель. Опишите поведение лампы накаливания на 300 мА.
13. Осторожно притормозите пальцем электродвигатель. Опишите поведение лампы накаливания. Сделайте вывод о зависимости потребления тока лампой от увеличения нагрузки на двигатель.
Контрольные вопросы:
1. Когда чаще всего перегорают предохранители: при включении электродвигателей бытовой техники или при выключении? Почему?
2. Можно ли в некоторых случаях заменять генератор тока электродвигателем?
3. Как можно плавно изменять скорость вращения электродвигателя?
4. Опишите принципы работы электродвигателя и электрогенератора.
Лабораторная работа №20.