Інформація для вчителів
Застосування
Заряджання автомобіля, який працює від електродвигуна
Електродвигуни здатні перетворювати електричну енергію на енергію руху, і тому їх використовують у багатьох галузях техніки.
Електродвигуни здебільшого складаються з ротора (привідного вала) і статора (нерухомого тіла). При цьому ротор часто споряджають однією або кількома котушками. Статор здебільшого є постійним магнітом.
Коли цими котушками пропускають струм, виникає електромагнітне поле, яке завдяки силам відштовхування чи притягання (силі Лоренца) створює момент на статорі, унаслідок чого привідний вал двигуна починає обертатися.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні вже мають володіти ґрунтовними базовими знаннями про фізичні величини, такі як струм, напруга, сила й момент, щоб змогти виконати досліди щодо електродвигуна. Крім того, вони вже мають мати знання про магнітні поля постійних магнітів і електромагнітів.
Принцип
Електродвигуни часто побудовані з кількох так званих провідникових котушок. Коли ними пропускають струм, створюється магнітне поле, яке силами притягання й відштовхування спричиняє обертання привідного вала. Отже, електродвигун слугує перетворювачем електричної енергії на механічну. Силу, що діє в магнітному полі, називають також силою Лоренца.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Дослід має показати, як в електродвигуні електрична енергія перетворюється на енергію руху.
Завдання
В електродвигуні електрична енергія перетворюється на механічну. У цьому досліді учні мають дослідити, як електродвигун перетворює електричний струм на обертальний рух.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Вказівки щодо складання й виконання:
Під час встановлення полюсних наконечників слід стежити, щоб котушка могла вільно рухатися між ними, а полюсні наконечники не торкалися залізного осердя й у горизонтальному положенні.
Інформація для учнів
Мотивація
Заряджання автомобіля, який працює від електродвигуна
Електродвигуни - дуже важливі приводні компоненти в усіх галузях техніки. Чи то в техніці рейкового транспорту, чи то у виробництві енергії, чи то вже й в автомобільній галузі. Їх використовують, щоб перетворювати електричну енергію (струм) на механічну енергію (рух).
Дуже відомий приклад цього - електромобілі, яких дедалі більше видно на дорогах. На рисунку показано легковий автомобіль з електроприводом, акумулятори якого саме заряджають.
Акумулятори при цьому накопичують струм, від якого працюють електродвигуни автомобіля.
Завдання
В електродвигуні електрична енергія перетворюється на механічну.
У цьому досліді ти дослідиш, як зі струму виникає рух.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Набір для учнівських експериментів "Електродвигун/генератор" на 10 експериментів, TESS advanced Фізика EMG | 15221-88 | 1 | 2 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
|---|
Складання
Склади дослід так, як показано на сусідньому рисунку.
Стеж за тим, щоб котушка могла вільно рухатися між полюсними наконечниками. До котушки прикладено постійну напругу
(Увага! Використовуй червоні гнізда котушки!).
Котушка має стояти вертикально, а струм має бути вимкнений.
Схема досліду зі схематично відтвореним електродвигуном
Виконання
Схема досліду зі схематично відтвореним електродвигуном
Дослід 1:
- Увімкни струм. Що ти спостерігаєш? Запиши свої спостереження в протокол.
Дослід 2:
- Перерви струм і зміни полярність підведення струму на джерелі постійної напруги. Знову постав котушку вертикально. Стеж за тим, щоб угорі була та сама половина котушки, що й під час першого вимірювання.
- Знову увімкни струм. Уважно спостерігай, чи щось змінюється, і якщо так, то що?
Протокол
Завдання 1
Схема досліду зі схематично відтвореним електродвигуном
Питання
Завдання 2
Схема досліду зі схематично відтвореним електродвигуном
Що ти спостерігав під час 2-го досліду? ____ знову перейшла в горизонтальне ____. Проте в цьому досліді - у протилежному ____ порівняно з 1-м дослідом. ____ не рухався.
Завдання 3
Що визначає напрямок обертання котушки? Коли через ____ тече ____, вона, як і ____, має ____. Оскільки однойменні полюси ____, а різнойменні ____, котушка орієнтується так, що ____ котушки опиняється близько до південного полюса магніту полюсного наконечника. Відповідне справедливе й для ____ котушки та північного полюса магніту полюсного наконечника.
Завдання 4
Схема досліду зі схематично відтвореним електродвигуном
Питання
Завдання 5
Котушка під час досліду повернулася лише на 90°. Поміркуй, як можна досягти повного оберту котушки. Перетягни слова у правильні поля! Щоб досягти повного оберту, потрібно змінити полярність ____ в той момент, коли вона повернулася в ____ положення. Південний полюс котушки стане тоді ____, а північний - ____. Через це поряд опиняться ____ полюси. ____ повернеться тоді ще на пів ____, доки поряд знову не опиняться ____ полюси. Це можна повторювати скільки завгодно разів.