Question

Spotkanie z fizyka 3 zad 2 strona 117

Połacz cyfre z litera tak aby powstalo zdanie prawdziwe

1 komutator

2 szczotki

3 wirnik

4 stojan

A doprowadzaja prad elektryczny do wirnika

B to ruchoma czesc silnika

C sluzy do zmiany kierunku pradu

D sklada sie z jednego zwoju

E to nieruchoma czesc silnika

Zadanie 3 strona 117

Wyjasnij zasade dzialania silnika elektrycznego pradu stalego

Zad 4 strona 117

Narysuj schemat obwodu elektrycznego w ktorym silnik jest podlaczony do bateri:

a szeregowo z zarowka

b rownolegle z zarowka

W ktorym przypadku zarowka swieci jasniej?

Answer 1

Zad 2.

1.C
2.A
3.B
4.E
____________________________________________________

Zad 3.

Zasadę działania wyjaśniają rysunki 1a i 1b z załącznika. Stojan zawiera źródło stałego pola magnetycznego: magnes(występujący na rysunku) lub uzwojenie (elektromagnes) oraz szczotki doprowadzające stały prąd elektryczny. Wirnik składa się z uzwojeń (na rysunku zaznaczono tylko jedno w postaci ramki) oraz komutatorów do których są przyłączone końce uzwojeń. Cały wirnik może się swobodnie obracać a szczotki stykają się z komutatorem. Zacznijmy opisywać sytuację przedstawioną na rysunku 1a. Szczotki stykając się ze środkiem odpowiedniego komutatora doprowadzają prąd do ramki zaznaczonej na zielono, biegnący z zaznaczonym kierunkiem. Ramka znajduje się w polu magnetycznym zaznaczonym czarnymi liniami (od N do S). Wiemy że na przewodnik z prądem umieszczonym w polu magnetycznym o linii sił nierównoległych do przewodnika działa siła elektrodynamiczna (zaznaczona na fioletowo). Siła ta zawsze jest prostopadła do przewodnika i do linii sił. Jej zwrot określa reguła lewej dłoni: Jeśli lewą dłoń ułożysz tak, żeby linie sił pola magnetycznego biegły od środka dłoni na zewnątrz, a cztery palce bez kciuka wskazywały kierunek przepływu prądu, to kciuk prostopadły do przewodnika i linii sił wskaże zwrot siły elektrodynamicznej. Ponieważ z jednej strony ramki prąd płynie w dół, a z drugiej w górę, oraz jednocześnie pole magnetyczne działa w tym samym kierunku, na oba ramiona ramki działają siły o przeciwnych zwrotach, co sprawia że ramka się rozkręca (działa moment siły). Ramka się kręci, moment działa tak długo dopóki ramka nie obróci się o 90° (Rysunek 1b). W tej sytuacji następuje zmiana kierunku przepływu prądu w ramce, gdyż szczotki przestają dotykać dotychczasowego komutatora, a zaczynają dotykać tego drugiego (na przemian się wymieniają). Jednak kierunek przepływy prądu w tej sytuacji nie ma znaczenia, gdyż na ramiona ramki działa siła do środka lub na zewnątrz - ramka jest ściskana, a po zmianie kierunku przepływu prądu rozciągana, więc moment obrotowy w obu przypadkach nie powstaje. Tymczasem wirnik jest już rozkręcony wcześniejszym momentem(posiada moment pędu), więc kręci się dalej i znów zaczyna działać moment, dochodząc ponownie do położenia z rysunku 1a, w której osiąga maksymalną wartość i tak cały cykl się powtarza. W rezultacie wirnik się kręci cały czas. Oczywiście rzeczywisty wirnik posiada tych ramek znacznie więcej ułożonych pod różnymi kątami dzięki czemu w każdej chwili działa na wirnik moment od jakiejś ramki. Dodatkowo ramki zawierają wiele zwojów oraz są nawinięte na rdzeń ze stali miękkiej, co czyni ich elektromagnesem. Sprawia to, że moment działający na silnik jest dużo większy i silnik ma większą moc.
____________________________________________________

Zad 4.

Schematy są zaznaczone na rysunkach 2a(szeregowo) oraz 2b (równolegle). Źródło prądu to dwie kreseczki ze znakami + i - (bieguny źródła). Silnik to M w kółku a żarówka to krzyżyk w kółku. Pozostałe linie to przewody. Żarówka jaśniej zaświeci w połączeniu równoległym, gdyż całe napięcie odłoży się na żarówce (i również na silniku). W połączeniu szeregowym napięcie źródła rozdzieli się na silniku i żarówce zgodnie z II prawem Kirchhoffa.