Консультация ОГЭ по физике . Сопоставление элементов.

#9 класс #Физика #Учебно-методические материалы #Презентация #Все учителя #Учитель-предметник #Студент-практикант #Школьное образование

Консультация ОГЭ по физике . Сопоставление элементов.

Подготовила учитель физики: Борисова Анастасия Евгеньевна МБОУ «СОШ №28»

ОГЭ по физике относится к категории экзаменов на выбор. Он состоит из 25 заданий базового, повышенного и высокого уровня сложности, в том числе 19 с кратким и 6 с развернутым ответом. Примеры вопросов:

ОГЭ по физике относится к категории экзаменов на выбор. Он состоит из 25 заданий базового, повышенного и высокого уровня сложности, в том числе 19 с кратким и 6 с развернутым ответом. Примеры вопросов:
Выбрать несколько правильных вариантов из предложенных.
Проанализировать текст.
Сопоставить физические величины с единицами измерения или измерительными приборами.
Сделать лабораторную работу и оформить отчет по ней.
Решить расчетную задачу и др.

1.Установите соответствие между устройствами и физическими явлениями, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующее физическое явление из второго столбца.
1.Установите соответствие между устройствами и физическими явлениями, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующее физическое явление из второго столбца.
УСТРОЙСТВА
А) масс-спектрометр Б) электродвигатель постоянного тока
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) взаимодействие постоянных магнитов
4) взаимодействие неподвижных заряженных частиц
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.



A


Б




 


 

Решение.
Решение.
Масс-спектрометр — аналитический прибор для определения масс частиц вещества по движению ионов вещества в магнитном поле. (А — 1).
Электродвигатель постоянного тока — двигатель, преобразующий электрическую энергию в движение при помощи взаимодействия магнитного поля и проводника с током. (Б — 2).

2.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
2.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) зеркальный перископ Б) проекционный аппарат
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) отражение света
2) полное внутреннее отражение света
3) поглощение света
4) преломление света
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение. Перископ — оптический прибор для наблюдения из укрытия. Простейшая форма перископа — труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, которые позволяют отражать свет. (А — 1).
Решение. Перископ — оптический прибор для наблюдения из укрытия. Простейшая форма перископа — труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, которые позволяют отражать свет. (А — 1).
Проекционный аппарат — оптическое устройство, формирующее изображения на экране. Для формирования такого изображения и для его фокусировки используют линзы, в которых происходит преломление света. (Б — 4).
Ответ: 14.

3.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
3.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) тепловизор (прибор ночного видения, основанный на улавливании тепловых лучей)
Б) приборы для получения снимков участков скелета человека
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) излучение нагретым телом инфракрасных лучей
2) рентгеновское излучение
3) отражение световых лучей
4) дисперсия света
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
Тепловизор использует тот факт, что любое нагретое тело излучает инфракрасное излучение, по которому можно судить об исходной температуре. (А — 1).
Снимки участков тела человека получаются при помощи рентгеновским лучей. (Б — 2).
Ответ: 12.

4.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
4.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) термометр для бесконтактного измерения температуры тела
Б) призменный спектроскоп
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) излучение нагретым телом инфракрасных лучей
2) рентгеновское излучение
3) отражение световых лучей
4) дисперсия света
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
Термометр для бесконтактного измерения температуры тела использует тот факт, что любое нагретое тело излучает инфракрасное излучение, по которому можно судить об исходной температуре. (А — 1).
Задача спектроскопа — выделить из спектра электромагнитное излучение разных длин волн. Таким образом, в составе призменного спектроскопа пристствует линза, которая позволяет наблюдать дисперсию света. (Б — 4).
Ответ: 14.

5.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
5.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) лампы в соляриях Б) проекционный аппарат
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) отражение света
2) преломление света
3) гамма-излучение
4) ультрафиолетовые волны
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
Лампы в соляриях используют электромагнитное излучение, занимающее спектральный диапазон между видимым и рентгеновским излучениями (А — 4).
Проекционный аппарат — оптическое устройство, формирующее изображения на экране. Для формирования такого изображения и для его фокусировки используют линзы, в которых происходит преломление света. (Б — 2).
Ответ: 42.

6.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
6.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) электродвигатель постоянного тока Б) электродинамический микрофон
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) поляризация молекул диэлектрика в электростатическом поле
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) действие магнитного поля на движущуюся заряженную частицу
4) электромагнитная индукция
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
Электродвигатель постоянного тока — электрическая машина постоянного тока, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую энергию. Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. В основе работы электродвигателя лежит действие магнитного поля на проводник с током. (А — 2).
Электродинамический микрофон представляет собой мембрану, соединённую с проводником, который помещен в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Колебания давления воздуха (звук) воздействуют на мембрану и приводят в движение проводник. Когда проводник пересекает силовые линии магнитного поля, в нём наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний. (Б — 4).
Ответ: 24.

7.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
7.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) трансформатор Б) лампа накаливания
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) взаимодействие постоянных магнитов
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) электромагнитная индукция
4) тепловое действие тока
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
Трансформатор — это устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Преобразование происходит посредством электромагнитной индукции (А — 3).
Лампа накаливания — искусственный источник света, в котором свет испускает тело накала, нагреваемое электрическим током до высокой температуры. (Б — 4).
Ответ: 34.

8.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
8.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) электропаяльник Б) индукционная плита
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) электромагнитная индукция
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) тепловое действие тока
4) взаимодействие постоянных магнитов
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
В электропаяльнике происходит нагрев рабочей поверхности за счет прохождения по ней электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (А — 3).
Индукционная плита — кухонная электрическая плита, разогревающая металлическую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем частотой 20–100 кГц. В ее принципе действия лежит явление электромагнитной индукции. (Б — 1).
Ответ: 31.

9.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
9.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) компас
Б) электрический утюг
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) взаимодействие постоянных магнитов
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) тепловое действие тока
4) химическое действие тока
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
В основе работы компаса лежит явление взаимодействия постоянного магнита с магнитным полем Земли. (А — 1).
В электрическом утюге происходит нагрев поверхности утюга за счет прохождения по нему электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (Б — 3).
Ответ: 13.

10.Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые эти примеры иллюстрируют. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца.
10.Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые эти примеры иллюстрируют. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) двигатель постоянного тока Б) лампа накаливания
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) воздействие постоянных магнитов
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) тепловое действие тока
4) химическое действие тока
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
В основе работы двигателя постоянного тока лежит явление взаимодействие магнитного поля с проводником по которому течет ток. (А — 2).
В лампе накаливания происходит нагрев тугоплавкого материала за счет прохождения по нему электрического тока. (Б — 3).
Ответ: 23.

11.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
11.Установите соответствие между техническими устройствами и физическими явлениями, лежащими в основе принципа их действия. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) ванна для получения чистых металлов путем электролиза
Б) электрический кипятильник
ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
1) взаимодействие постоянных магнитов
2) действие магнитного поля на проводник с током
3) тепловое действие тока
4) химическое действие тока
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение.
Решение.
В отличие от металлических проводников, где переносчиками электричества являются электроны, в электролитах ими служат ионы. При прохождении электрического тока через электролит на электродах оседают вещества, которые содержатся в виде химического соединения в электролите. Таким образом, наблюдается химическое действие электрического тока. (А — 4).
В электрическом кипятильнике происходит нагрев рабочей поверхности за счет прохождения по ней электрического тока, что является подтверждением теплового действия тока. (Б — 3).
Ответ: 43.

12.Установите соответствие между устройствами и видами электромагнитных волн, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующий вид электромагнитных волн из второго столбца.
12.Установите соответствие между устройствами и видами электромагнитных волн, которые используются в этих устройствах. Для каждого устройства из первого столбца подберите соответствующий вид электромагнитных волн из второго столбца.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА
А) прибор для определения переломов костей
Б) кварцевые лампы, широко используемые для дезинфекции воздуха, воды
ВИДЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
1) гамма-излучение
2) инфракрасные
3) рентгеновские
4) ультрафиолетовые
Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Проектная работа по физике на тему «Преобразование электрической энергии в механическую. Сила Ампера»

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

1. Проектная работа по физике на тему «Преобразование электрической энергии в механическую. Сила Ампера»  

Проектная работа по физике на
тему
«Преобразование электрической
энергии в механическую. Сила
Ампера»
Ученика 8 класса А
МБОУ – лицея №4
Малофеева Ильи

2. Цель и задачи проекта

Целью моего проекта было понять, как же
устроен электродвигатель, и что
происходит внутри него во время работы.
Для этого необходимо было решить
следующие задачи:
1.Разобраться, что за физическое явление
лежит в основе работы
электродвигателя.
2. Собрать простую действующую модель
электродвигателя, наглядно
иллюстрирующую принцип его работы.
Вращение любого
электродвигателя основано
на одном и том же
физическом явлении – силе
Ампера. Она действует на
проводник с током,
помещенный во внешнее
магнитное поле. Значение
этой силы определяется по
формуле:
FA=B I L sina
где В – магнитная индукция;
I – сила тока;
L — длина проводника;
α – угол между
направлением магнитной
индукции и направлением
тока.
Если проводник
ориентировать
перпендикулярно линиям
магнитной индукции
FA=B I L

4. Что такое электродвигатель

По сути это множество подвижных проводников с током,
помещенных в магнитное поле. В зависимости от того,
каким образом создаются ток и магнитное поле,
различают электродвигатели постоянного и переменного
тока. Они потребляют электричество и за счет этого
вращают ротор, на одном валу с которым вращается
подвижная часть неэлектрического механизма. Часть
электрической энергии при этом теряется: в виде тепла в
окружающую среду уходит 2-10 % мощности любого
электродвигателя.

5. Направление силы Ампера

определяется по
правилу левой руки:
Если линии
магнитного поля
направлены в
ладонь, а четыре
пальца указывают
направление тока, то
большой палец
показывает
направление силы
Ампера

6. Простейший двигатель постоянного тока своими руками

Я согнул проводник, как
это показано на рис. 3, и
поместил его в поле
магнита так, чтобы
проводник (назовём его
ротором) мог свободно
вращаться в шарнирах,
имея с ними
электрический контакт.
Шарниры я сделал из
другого провода, согнув
его круглогубцами в
кольцо. Изоляцию с
шарнира пришлось снять.
Этот же провод будет
выполнять функцию
стоек.
Как только я подключил батарейку к такой
цепи, по ней потек ток и возникла сила Ампера
FA (рис. 4).
Под действием этой силы проводник повернулся
на четверть оборота из нижнего положения в
среднее (рис. 5) и даже прошел его, но та же
сила Ампера вернула его обратно в среднее
положение, и вращение прекратилось.

8. Как заставить двигатель вращаться постоянно?

Мне же нужно было обеспечить
продолжительное вращение, а
значит, надо заставить силу
изменить своё направление.
Согласно правилу левой руки,
можно сделать это двумя способами:
поменять направление магнитной
индукции или поменять направление
тока.
Первый способ осуществить трудно.
Он подразумевает переворачивание
магнита на 180 градусов, для чего к
нему надо приложить механическую
энергию извне.
Второй способ — ритмично менять
концы правого и левого
проводников, поочерёдно касаясь
ими противоположных полюсов
батарейки. Это легче, чем
переворачивать магнит, но тоже
неудобно. К тому же необходима
очень высокая скорость
переключения, справиться с которой
человеку не под силу. Важно и то,
что менять направление тока надо
не только быстро, но ещё и
синхронно с вращением проводника.
А что, если заставить саму
вращающуюся часть менять полюса?
В промышленных электродвигателях
для этой цели применяют особые
шарниры. Такой
усовершенствованный шарнир (рис.
6) получил название «щёточноколлекторный узел». Он состоит из
двух неподвижных контактов в виде
скруглённых пластин коллектора. На
контакты щёток проходит
постоянный ток из внешней сети.
Щётки плотно прижаты к
подвижному коллектору и
обеспечивают электрический
контакт. Подвижные контакты
жёстко соединены с вращающейся
рамкой и дважды за полный оборот
меняют в ней направление тока.
Изготовить такую конструкцию самому мне показалось очень
сложно, поэтому пришлось поступить иначе. Вместо того, чтобы
чередовать полярность тока с плюса на минус и обратно,
необходимо заставить ток ритмично возникать и пропадать. Для
этого можно зачистить изоляцию подвижного проводника (рис. 7).
Сначала ротор будет опираться на шарнир со стороны оголённого
металла, и в эти моменты через проводник потечёт ток. При
повороте на 900 между проводником ротора и шарниром будет
находиться слой изоляции, препятствующий протеканию тока.
Батарейки пальчиковые, напряжением 1,5 вольт каждая, для удобства помещенные в
специальный держатель. Магнит потребовался достаточно мощный – с магнитной индукцией
порядка 1 тесла. Его можно положить на батарейку. Желательно, чтобы проводник был с
эмалевой изоляцией (обычно она окружает проводник в виде тонкого прозрачного слоя).
Диаметр проводника должен быть около 0,8 – 1 мм. Это, с одной стороны, позволит нужным
образом счистить изоляцию, а с другой – придаст конструкции жёсткость. Подвижный
проводник я немного доработал: вместо одного полувитка намотал несколько витков в виде
кольца (рис. 8).
Конструкцию я смонтировал на устойчивом основании. При этом стойки можно воткнуть
прямо в дощечку, заранее просверлив в ней отверстия. По-моему, эти усилия не пропали
даром, цель достигнута: устройство демонстрирует проявление силы Ампера, действующей на
проводник в магнитном поле. Иными словами, я построил простейшую модель
преобразователя электрической энергии в механическую работу, то есть электродвигатель.

12. Выводы по проекту

В работе исследован принцип
действия электрического двигателя.
Построена простейшая действующая
модель, наглядно иллюстрирующая
принцип действия
электродвигателя.
Разработанная модель может быть
при необходимости использована на
уроках физики в качестве
наглядного пособия по теме
«Электричество»

English    
Русский
Правила

Различия между электродвигателями и генераторами

Электричество, когда-то являвшееся экспериментальной новинкой, теперь совершенно неотъемлемая часть современной жизни. Электричество обеспечивает освещение, климат-контроль, развлечения и многое другое. Чтобы обеспечить электроэнергию, энергия преобразуется из других форм в электричество, приводя в действие системы и устройства, которые люди склонны воспринимать как должное.

Преобразование энергии из одной формы в другую является ключом к пониманию различий между электродвигателями и генераторами. Электродвигатель преобразует электричество в механическую энергию, обеспечивая источник энергии для машин. Генератор делает обратное, преобразуя механическую энергию в электричество.

Несмотря на это существенное различие в функциях, электродвигатели и электрические генераторы тесно связаны лежащими в их основе механизмами и фундаментальной структурой. Оба основаны на важном законе физики: законе электромагнитной индукции Фарадея.

Закон электромагнитной индукции Фарадея: электричество и магнетизм

Сегодня хорошо известно, что электричество и магнетизм являются двумя проявлениями одной фундаментальной силы, называемой электромагнетизмом. Центральное место во вселенной, какой мы ее знаем, считается, что электромагнитная сила существовала в ее нынешней форме где-то между 10 ¹² и 10 ⁶ секунд после Большого Взрыва.

В 1831 году физик Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, выявив тесную связь между наблюдаемыми явлениями магнетизма и электричества. Интересно, что в 1832 году ее независимо обнаружил другой исследователь, Джозеф Генри. Фарадей был первым, кто опубликовал свои открытия, и по сей день ему приписывают это открытие. Позже Джеймс Клерк Максвелл открыл способ математически сформулировать открытия Фарадея, что привело к разработке уравнения Максвелла-Фарадея.

Закон индукции Фарадея — это закон физики, разработанный для точного предсказания и измерения того, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая электродвижущую силу (ЭДС). ЭМП преобразуют другие формы энергии, такие как механическая энергия, в электрическую энергию. Именно этот закон физики позволяет нам создавать как электрические двигатели, так и электрические генераторы. Хотя эти два типа механизмов выполняют противоположные функции, они оба основаны на одних и тех же основных законах физики.

Электрические генераторы: Преобразование механической энергии в электрическую

Согласно закону индукции Фарадея, всякий раз, когда происходит изменение магнитного поля в проводнике, таком как проволочная катушка, электроны вынуждены двигаться перпендикулярно этому магнитному полю. Это создает электродвижущую силу, которая создает поток электронов в одном направлении. Это явление можно использовать для производства электроэнергии в электрогенераторе.

Чтобы создать этот магнитный поток, магниты и проводник перемещаются друг относительно друга. Провода наматываются в тугие катушки, увеличивая количество проводов и результирующую электродвижущую силу. Непрерывное вращение катушки или магнита при сохранении другого на месте дает постоянное изменение потока. Вращающийся компонент называется «ротором», а неподвижный компонент называется «статором».

Электрические генераторы делятся на две большие категории: «динамо-машины», которые генерируют постоянный ток, и «альтернаторы», которые генерируют переменный ток.

Динамо-машина была первой формой электрического генератора, которая использовалась в промышленности. Во время промышленной революции его изобрели независимо друг от друга несколько человек. Электрическая динамо-машина использует вращающиеся катушки проволоки и магнитные поля для преобразования механической энергии в постоянный ток (DC). Исторически динамо-машины использовались для выработки электроэнергии, часто используя пар в качестве источника для выработки необходимой механической энергии.

Сегодня электрическая динамо-машина практически не используется, за исключением нескольких приложений с низким энергопотреблением. Генераторы гораздо более распространены для производства электроэнергии. Этот тип генератора преобразует механическую энергию в переменный ток. Вращающийся магнит служит ротором, вращаясь внутри набора проводящих катушек на железном сердечнике, который служит статором. Когда магнитное поле вращается, оно генерирует переменное напряжение в статоре. Магнитное поле может создаваться либо постоянными магнитами, либо электромагнитом с катушкой возбуждения.

Автомобильный генератор переменного тока, а также центральные электростанции, обеспечивающие электричеством сеть, являются электрическими генераторами.

Электродвигатели: от электрической энергии к механической энергии

Электродвигатель действует противоположно электрическому генератору. Вместо того, чтобы превращать механическую энергию в электричество, электродвигатель берет электричество и преобразует его в механическую энергию. Электродвигатели можно найти в самых разных областях применения, от промышленного производственного оборудования до бытовых приборов. Ротор вращает вал для создания механической энергии. Статор состоит из обмоток катушки или постоянных магнитов с сердечником из тонких листов, уложенных друг на друга. Известные как ламинирование, эти слои создают меньшие потери энергии, чем твердая сердцевина. Между ротором и статором имеется небольшой воздушный зазор, который способствует увеличению тока намагничивания.

Хотя электродвигатели могут быть пьезоэлектрическими, электростатическими или магнитными, в подавляющем большинстве современных двигателей используются магниты. Некоторые предназначены для работы от постоянного тока, в то время как другие используют переменный ток. Вы можете найти электродвигатели всех размеров для впечатляюще широкого спектра применений. От крошечных двигателей в часах с батарейным питанием до массивных электродвигателей, приводящих в действие промышленное производственное оборудование, эта надежная, но элегантная технология занимает центральное место в современной жизни, какой мы ее знаем.

Как закон Фарадея изменил мир электродинамики

Хотя электрические двигатели и электрические генераторы выполняют противоположные функции, они оба основаны на одном и том же основном физическом принципе: законе индукции Фарадея. В начале 19 века вклад Майкла Фарадея в изучение электричества и магнетизма не имел себе равных. Несмотря на небольшое формальное образование и несмотря на то, что эмпирическое изучение физических явлений было относительно новой областью знаний, Фарадей, без сомнения, является одним из самых влиятельных ученых за всю историю человечества.

Грандиозное открытие Фарадея, заключающееся в том, что магнитные поля взаимодействуют с электрическими токами, создавая электродвижущую силу, открыло дверь современной электрической технологии. Закон индукции Фарадея лежит в основе трансформаторов, электродвигателей, электрических генераторов, катушек индуктивности и соленоидов. Без этих знаний было бы невозможно разработать надежное оборудование, которое вырабатывает электроэнергию для сети или электродвигатели для питания другого оборудования. На самом деле электродинамика, разработанная Фарадеем, а затем и Максвеллом, также стала главным катализатором специальной теории относительности Альберта Эйнштейна.

Электрические двигатели и электрические генераторы сильно отличаются друг от друга по своим функциям. Однако с точки зрения физики они иллюстрируют две стороны одной медали. Оба основаны на одних и тех же основных физических принципах, и понимание этих принципов сыграло важную роль в развитии даже самых распространенных современных технологий.

Дэвид Мэнни — администратор по маркетингу в L&S Electric. Первоначально эта статья появилась в новом блоге L&S Electric Watts. L&S Electric является контент-партнером CFE Media.

Исходный контент можно найти на сайте www.lselectric.com.

Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете. Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.

Эффект двигателя: определение, формула и схема

Почти все бытовые приборы имеют электрические двигатели, включая фены, стиральные машины и вентиляторы. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как работают электродвигатели? В частности, как они производят силу, которую они создают, и почему они не издают никакого шума? Все это основано на моторном эффекте, взаимодействии проводника с током и магнитного поля. Это взаимодействие создает силу на проводе, и именно эту силу мы можем использовать во всех практических ситуациях! Узнайте о моторном эффекте в этой статье.

Определение моторного эффекта

Когда подковообразный магнит помещается вокруг провода с током, провод отклоняется! Очевидно, что-то давит на проволоку, чтобы заставить ее прогибаться. Эта сила существует из-за взаимодействия электричества в проводе с магнитным полем подковообразного магнита. Двигательный эффект описывает, как электричество и магниты могут работать вместе, создавая магнитную силу. Эта магнитная сила лежит в основе всех электродвигателей, отсюда и название «двигательный эффект».

Двигательный эффект — это явление силы, возникающей на проводе с током в присутствии внешнего магнитного поля.

Причины моторного эффекта

В основе моторного эффекта лежит тот факт, что электрический ток, протекающий по проводу, создает магнитное поле.

Вспомним, что проводник с током имеет вокруг себя цилиндрическое магнитное поле (как описано в статье «Электрические поля электрических токов»). Если поместить провод с током во внешнее магнитное поле, цилиндрическое магнитное поле, сопровождающее ток, будет взаимодействовать с внешним магнитным полем. Именно это взаимодействие создает силу на проводе: это точно так же, как сила между двумя стержневыми магнитами, вызванная их магнитными полями, взаимодействующими друг с другом!

Двигательный эффект: направление силы

Вы можете использовать правило левой руки Флеминга , чтобы определить направление силы в моторном эффекте, если вы знаете направление тока и внешнего магнитного поля. Правило левой руки Флеминга гласит, что если вы держите левую руку, как на изображении ниже, большой палец указывает направление силы, указательный палец указывает направление внешнего магнитного поля, а средний палец указывает направление магнитного поля. текущий. Мы видим, что направление силы F всегда перпендикулярно плоскости, в которой лежат и магнитное поле B, и ток I.

Практикуйтесь в использовании правила левой руки Флеминга, пока не будете последовательно получать правильные ответы на вопросы, касающиеся направления величин в двигательном эффекте.

Правило левой руки Флеминга показывает направление силы, действующей на проводник с током во внешнем магнитном поле, Wikimedia Commons CC BY-SA 4. 0

Если ток течет с юга на север, а магнитное поле линии (от магнитного поля, в котором находится провод) идут с запада на восток, тогда сила на провод направлена ​​вниз. Проверьте это с помощью правила левой руки Флеминга!

Формула моторного эффекта

Мы не только хотим знать направление силы, действующей на провод, но мы также хотим знать, насколько велика эта сила. Если провод перпендикулярен силовым линиям магнитного поля, формула моторного эффекта связывает ток через провод, длину провода, находящегося в магнитном поле, и напряженность магнитного поля с силой, действующей на провод.

сила на проводе = напряженность магнитного поля × ток через провод × длина провода в магнитном поле.

Записав с помощью символов, получим уравнение

F=BIl,

где

• F сила, действующая на провод в Н(ньютонах),
• Bнапряженность магнитного поля в Тл(теслас),
• Iis текущий через провод в амперах,
• li длина провода в м (метрах), который находится во внешнем магнитном поле.

Это логичная формула, потому что чем сильнее магнитное поле, или чем выше электрический ток, или чем большая часть провода находится в магнитном поле, тем больше сила, действующая на провод.

Если провод не перпендикулярен магнитному полю, то в правую часть уравнения следует добавить asinθterm, где θ — угол между проводом и магнитным полем, показанный на диаграмме выше:

F=BIlsinθ.

Это гарантирует, что мы берем только ту составляющую тока, которая перпендикулярна магнитному полю.

Провод с током I = 5 А и длиной 5 м, частично подвешенный в магнитном поле с напряженностью магнитного поля B = 0,2 Тл. Часть провода, находящаяся в магнитном поле, имеет длину 40 см.

В этом случае мы рассматриваем только сечение провода, которое находится в магнитном поле, поэтому:

F=BIl,

F=0,2Т×5А×0,4м=0,4Н.

Схема моторного эффекта

Ниже приведена схема моторного эффекта, где северный полюс подковообразного магнита красный, а южный полюс зеленый. На диаграмме показано направление силы в зависимости от направления магнитного поля и тока.

Схема моторного эффекта для тока, проходящего через провод, напряженности магнитного поля в проводе и силы, действующей на провод, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Эксперименты с моторным эффектом

Существует бесчисленное множество применений моторного эффекта в повседневных электромеханических устройствах. Ниже приведены несколько примеров простых экспериментов, демонстрирующих двигательный эффект.

Самый простой эксперимент, который вы можете провести, чтобы продемонстрировать двигательный эффект, — взять подковообразный магнит и провод, по которому может течь ток. Если вы поместите провод между двумя полюсами подковообразного магнита и пропустите через провод ток, двигательный эффект создаст силу на проводе, и провод отклонит (если сила достаточно велика, чтобы преодолеть вес и трение провода).

В другом эксперименте участвуют батарея , маленький диск магнит и проводник . Установка показана на рисунке ниже: мы помещаем магнит под батарею, а провод сгибаем и располагаем, как показано на рисунке.

• Линии магнитного поля будут идти вверх и наружу от магнита, поэтому магнитное поле будет направлено в противоположные стороны по обеим сторонам провода.
• Ток будет течь сверху вниз (поскольку положительная клемма аккумулятора находится вверху), поэтому ток будет направлен вниз везде в вертикальных частях провода.
• Это приводит к тому, что магнитная сила, создаваемая на проводе, становится противоположной с обеих сторон, поэтому провод начинает вращаться вокруг батареи.

Экспериментальная установка для демонстрации двигательного эффекта, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

В этом эксперименте химическая энергия, запасенная в батарее, преобразуется в кинетическую энергию, запасенную в проводе, с использованием моторного эффекта. Теперь мы видим, что моторный эффект — хорошее название, потому что этот эксперимент создает рудиментарную форму электрического двигателя!

Моторный эффект — основные выводы

• Моторный эффект — это магнитная сила, действующая на провод с током в магнитном поле.
• Моторный эффект возникает в результате взаимодействия магнитного поля проводника с током с внешним магнитным полем.
• Направление силы можно определить с помощью правила левой руки Флеминга.
• Формула моторного эффекта говорит вам, насколько велика сила, действующая на проводник с током, перпендикулярный магнитному полю: F=BIl.
• Уравнение двигательного эффекта показывает, что мы можем увеличить размер силы; увеличьте силу магнитного поля, пропустите более высокий ток через провод или используйте более длинный провод в поле.
• Два простых эксперимента для демонстрации моторного эффекта:
  • Помещение провода с током между полюсами подковообразного магнита;
  • Изготовление простого двигателя путем установки батареи с магнитом и проводом, как показано на рисунке выше.