Інформація для вчителів
Застосування
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Принцип електродвигуна ґрунтується на постійному відштовхуванні чи, відповідно, притяганні між постійним магнітом і електромагнітом.
Щоб ці сили справді могли спричинити обертання привідного вала двигуна, має відбуватися постійна зміна полярності струму. Без зміни полярності вал повернувся б лише настільки, доки магнітне поле ротора й магнітне поле статора не стали б однаково напрямленими.
У цій точці має відбутися зміна полярності, яка забезпечує подальше обертання вала. Для такої зміни полярності у двигунах постійного струму застосовують так званий перемикач струму, або ж комутатор.
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 опрацювати основи теми перетворення електричної енергії на механічну, щоб зрозуміти, як електродвигун перетворює струм на рух.
Принцип
Завдання перемикача струму, який називають також комутатором, полягає в тому, щоб змінювати полярність вихідних чи, відповідно, вхідних клем електродвигуна або генератора. Комутатор виконує функцію механічного інвертора під час роботи двигуна.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні ознайомлюються з принципом дії комутатора та з тим, навіщо він потрібен для роботи електродвигуна.
Завдання
Спочатку учні складають електродвигун. Потім за допомогою двигуна досліджують принцип дії комутатора - перемикача струму.
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
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Як ти вже докладно дізнався, електродвигуни - дуже важливі приводні компоненти в усіх галузях техніки.
Ти вже дослідив, що з їхньою допомогою можна перетворювати електричний струм на енергію руху. Проте досі так званий привідний вал хоч і рухався, але не здійснював тривалого обертання.
Щоб це стало можливим, електродвигунові потрібна можливість регулярно змінювати полярність струму. Цей ефект забезпечує перемикач струму (який називають також комутатором). Як саме це працює й чому саме він спричиняє тривале обертання вала двигуна, ти докладніше дослідиш у цьому досліді.
Завдання
У цьому досліді ти розберешся з принципом зміни полярності так званого струму якоря в електродвигуні.
Із цією метою ти складеш електродвигун із комутатором і докладно його дослідиш.
Обладнання
Складання
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Насунь котушку із залізним осердям на комутатор. Контакти комутатора при цьому вставляють у червоні гнізда.
Доскладай дослід до кінця так, як показано на сусідньому рисунку.
Котушка при цьому має стояти вертикально, а до з'єднувальних проводів має бути прикладена напруга від до . Котушка має вільно обертатися між полюсними наконечниками.
Виконання (1/2)
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Дослід 1:
- Увімкни струм.
- Притисни штекери з'єднувального проводу, як показано на рисунку, до двох ізольованих один від одного
мідних вальців комутатора й уважно спостерігай при цьому за поведінкою ротора. - Постав котушку знову вертикально й зміни полярність. Простеж, щоб угорі знову була та сама половина котушки, що й на початку.
- Поспостерігай, що змінюється, коли ти знову встановлюєш контакт.
Виконання (2/2)
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Дослід 2:
- Постав котушку знову вертикально й притисни обидва штекери до середньої ділянки комутатора, де мідні вальці перекриваються.
- Як поводяться котушка й комутатор тепер?
- Постав котушку горизонтально, повтори наведену вище частину досліду й поспостерігай за поведінкою ротора ще раз.
Протокол
Завдання 1
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Питання
Завдання 2
Складання досліду з електродвигуном із комутатором
Питання
Завдання 3
Якими були твої спостереження під час 2-го досліду? Частина 1: ____ вийшла з ____ положення й почала ____. Частина 2: Котушка з ____ положення не ____ й не ____.
Завдання 4
Поясни процес, який відбувається в другій частині досліду. Зупинися при цьому й на назві «перемикач струму». ____ дістав свою назву тому, що після пів оберту він ____ котушки, змінюючи напрямок, у якому котушкою протікає ____. Це призводить до того, що після першої ____ оберту, коли інакше поруч опинялися б північний і південний полюси, раптом ____ безпосередньо опиняються ____ полюси. Це спричиняє наступний ____оберт котушки. Далі цей процес повторюється знову й знову.