Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Електродвигуни вбудовано в багато електричних приладів.
Електродвигун - один із найпоширеніших способів перетворення електричної енергії в механічну: чи то в електромобілях, електричних зубних щітках, пилососах, чи ще в багатьох пристроях. Сьогодні важко уявити наше життя без електродвигуна.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні знати, що провідник зі струмом рухається в зовнішньому магнітному полі під дією сили Лоренца. В ідеалі учні мають уже здобути попередні знання про електромагніти, постійні магніти та взаємодію між магнітними полями.
Принцип
Котушка зі струмом, яка перебуває в магнітному полі електродвигуна, орієнтується вздовж поля. При цьому комутатор змінює полярність котушки, завдяки чому котушка обертається далі й таким чином зрештою переходить у безперервний обертовий рух. Щоб комутатор пройшов точку зміни полярності, двигун зазвичай треба "запустити".
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Завдання
За допомогою моделі двигуна постійного струму з постійними магнітами учні мають ознайомитися з принциповою будовою та принципом роботи електродвигуна.
Учні підключають модель двигуна до постійного струму і спостерігають за його роботою.
Примітка:Цей тип двигуна не може працювати зі змінним струмом.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Примітка: складання і проведення досліду не є складними. Але слід подбати про те, щоб напруга лише короткочасно становила 6 В і не більше. Сила струму при цьому залишається в діапазоні близько 300 мА.
Інформація для учнів
Мотивація
Електродвигуни вбудовано в багато пристроїв.
Так, наприклад, електромобіль приводиться в рух електродвигуном, але й у багатьох побутових приладах, як-от пилососах чи електричних зубних щітках, теж є електродвигуни.
У цьому досліді ви дослідите принцип роботи електродвигуна з постійними магнітами й дізнаєтеся, як електрична енергія перетворюється на механічну.
Електричний автомобіль
Завдання
Як працює електродвигун?
Покладіть на модель електродвигуна постійний магніт. Ознайомтеся з будовою та принципом дії двигуна.
Обладнання
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
Зберіть установку відповідно до рисунків нижче. Вимикач при цьому спочатку розімкнений.
Покладіть постійний магніт на модель двигуна.
Виконання (1/3)
- Увімкніть датчик SMARTsense, довше натиснувши кнопку ввімкнення, і переконайтеся, що планшет може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
- Відкрийте PHYWE measure App і виберіть датчик "Current", як показано на зображенні.
- Після кожного з наступних вимірювань його можна зберегти. Для подальшого аналізу збережене вимірювання будь-коли можна знову відкрити в розділі "Мої вимірювання".
Виконання (2/3)
- Увімкніть джерело живлення та встановіть його напругу на 5 В.
- Встановіть ротор (якір) моделі двигуна у вертикальне положення та замкніть вимикач.
- Розімкніть вимикач. Встановіть ротор у горизонтальне положення і знову замкніть вимикач. Спостерігайте за ротором і, за необхідності, злегка підштовхніть його рукою.
- Під час роботи двигуна змінюйте робочу напругу в діапазоні від 4 до 6 В. Контролюйте швидкість обертання двигуна. Запишіть напрямок обертання ротора.
- Розімкніть вимикач, переверніть магніт (поміняйте полюси місцями) і знову замкніть вимикач.
- Знову спостерігайте за напрямком обертання ротора і порівняйте його з попереднім напрямком.
Виконання (3/3)
- Розімкніть вимикач і поміняйте місцями підключення електродвигуна.
- Замкніть вимикач, спостерігайте за напрямком обертання після зміни напрямку струму в роторі і порівняйте його з попереднім напрямком.
- Встановіть напругу 6 В і загальмуйте двигун, що працює, натисканням на диск з комутатором (диск, який натискає на контактні виводи). Зверніть увагу на відхилення стрілки амперметра.
- Встановіть на блоці живлення 0 В і вимкніть його.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Вставте слова у відповідні пропуски. Двигун працює тому, що однойменні магнітні полюси ____, а різнойменні ____. Якби напрямок струму в роторі періодично не ____, то ротор міг би зробити щонайбільше половину оберту.
Завдання 6
Вставте слова у відповідні пропуски. Комутатор забезпечує переривання струму в котушці ротора. Це переривання відбувається саме незадовго до того, як навпроти одне одного опиняються два ____ магнітні полюси, які ____ один до одного (положення b або d на рисунку). Крім того, ____ забезпечує, щоб невдовзі після цього струм протікав через котушку у ____ напрямку і щоб тепер навпроти опинилися два однойменні полюси, які відштовхуються один від одного.
Завдання 7
Питання
Завдання 8
Питання