Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Електродвигун - це електромеханічний перетворювач (електрична машина), який перетворює електричну енергію в механічну. У звичайних електродвигунах котушки зі струмопровідними провідниками створюють магнітні поля, взаємні сили притягання та відштовхування яких перетворюються на рух. Таким чином, електродвигун є аналогом генератора, який дуже схожий за конструкцією і перетворює механічну енергію в електричну.
Електродвигуни зазвичай створюють обертальні рухи, але вони також можуть створювати поступальні рухи (лінійний привід). Вони використовуються як двигун для багатьох пристроїв, машин і транспортних засобів.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні були отримати перший експериментальний досвід використання блоку живлення.
Принцип
Обертальний рух електродвигуна здійснюється за рахунок сил притягання і відштовхування, які діють на магнітні поля (сила Лоренца). У звичайному електродвигуні є нерухома зовнішня частина і внутрішня частина, яка обертається всередині нього. Одна з них має постійні магніти, а інша - електричні котушки, або обидві частини мають котушки.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
За допомогою цього експерименту учні вивчають будову та принцип роботи електродвигуна з електромагнітами.
Завдання
Побудуйте модель електродвигуна, в якому постійний магніт замінено на електромагніт. Дослідіть властивості двигуна при послідовному та паралельному з'єднанні котушок статора та ротора відповідно.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Електродвигун - це електромеханічний перетворювач (електрична машина), який перетворює електричну енергію в механічну. У звичайних електродвигунах котушки зі струмопровідними провідниками створюють магнітні поля, взаємні сили притягання та відштовхування яких перетворюються на рух. Таким чином, електродвигун є аналогом генератора, який дуже схожий за конструкцією і перетворює механічну енергію в електричну.
Електродвигуни зазвичай створюють обертальні рухи, але вони також можуть створювати поступальні рухи (лінійний привід). Вони використовуються як двигун для багатьох пристроїв, машин і транспортних засобів.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 6 | Котушка, 400 витків | 07829-01 | 2 |
| 7 | U-подібний сердечник | 07832-00 | 1 |
| 8 | Модель двигуна для навчальних експериментів | 07850-10 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 2 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 13 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 14 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 1 |
Підготовка та виконання роботи (1/4)
- Зберіть модель двигуна відповідно до рис. 3. Обмотки якоря та електромагніту з'єднайте паралельно.
- Зберіть експериментальну установку як показано на рис. 1 і рис. 2. Підключіть амперметр безпосередньо до блоку живлення так, щоб забезпечити достатню довжину з'єднувальних провідників. Виберіть діапазон вимірювання 3 А-.
- Увімкніть блок живлення і встановіть на ньому напругу 5 В.
- Встановіть якір у положенні під кутом нахилу. Замкніть вимикач і при необхідності злегка підштовхніть якір. Дотримуйтесь напрямку обертання.
Рис. 1
Підготовка та виконання роботи (2/4)
- Змініть полярність робочої напруги двигуна, помінявши місцями контакти 1 і 2. Спостерігайте за напрямком обертання якоря і порівняйте його з попереднім напрямком обертання. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 1".
- Розімкніть вимикач. Знову поміняйте місцями контакти 1 і 2 і тепер тільки поміняйте місцями з'єднання на якорі. Замкніть вимикач. Зверніть увагу на напрямок обертання і запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 2".
Рис. 2
Підготовка та виконання роботи (3/4)
- Змінюйте робочу напругу від 4 до 6 В і спостерігайте за швидкістю. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 3".
- Встановіть робочу напругу на 6 В - і навантажте двигун. Загальмуйте якір, натиснувши пальцем на диск з комутатором. Спостерігайте за частотою обертання і показаннями амперметра. Запишіть свої спостереження в розділі "Результат - Спостереження 4" в протоколі і розімкніть вимикач.
Рис. 3
Підготовка та виконання роботи (4/4)
- Тепер перемкніть амперметр на ділянку струму з якорем (щоб перевірити струм якоря). Замкніть вимикач і знову навантажте двигун. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 5".
- Тепер перемкніть амперметр на ділянку струму з двома котушками (для перевірки сили струму збудження). Замкніть вимикач і знову навантажте двигун. Запишіть свої спостереження в розділі "Результат - Спостереження 6" в протоколі.
- Розімкніть вимикач. Встановіть напругу змінного струму 6 В і виберіть діапазон вимірювання 3 А~. Замкніть вимикач і спостерігайте за роботою двигуна. Запишіть свої спостереження в протоколі в розділі "Результат - Спостереження 7".
- Вимкніть блок живлення.
Протокол
Спостереження (1/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (2/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (3/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (4/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (5/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (6/7)
Запишіть свої спостереження.
Спостереження (7/7)
Запишіть свої спостереження.
Завдання (1/3)
Чому шунтовий двигун може працювати як на постійному, так і на змінному струмі? Цей двигун сконструйований як двигун ____ з послідовною обмоткою і може працювати на постійному струмі. При підключенні до ____ поле ____ і поле якоря одночасно змінюють напрямок на кожній півхвилі. Це означає, що ____ зберігається.
Завдання (2/3)
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання (3/3)
Як змінюється сила струму поля (сила струму в котушках електромагніту) і сила струму якоря під навантаженням?