Електродвигуни мають найбільший ККД (понад 80%) з усіх пристроїв, створених людиною. Їх винахід наприкінці XIX століття цілком можна вважати якісним цивілізаційним стрибком, адже без них неможливо уявити життя сучасного суспільства, заснованого на високих технологіях, а чогось ефективнішого поки що не придумано.

Синхронний принцип роботи електродвигуна на відео

Місце уроку у робочій програмі: 55 урок, один із уроків теми «Електромагнітні явища».

Мета уроку:Пояснити пристрій та принцип дії електричного двигуна.

Завдання:

вивчити електричний двигун з використанням практичного методу – виконання лабораторної роботи.

навчитися застосовувати отримані знання у нестандартних ситуаціях для вирішення завдань;

у розвиток мислення учнів продовжити відпрацювання розумових операцій аналізу, порівняння та синтезу.

продовжити формування пізнавального інтересу учнів.

Методична мета:застосування здоров'язберігаючих технологій на уроках фізики.

Форми роботи та види діяльності на уроці: перевірка знань з урахуванням індивідуальних особливостей учнів; лабораторна робота проводиться у мікрогрупах (парами), актуалізація знань учнів в ігровій формі; пояснення нового матеріалу у формі бесіди з демонстраційним експериментом, цілепокладання та рефлексія.

Хід уроку

1) Перевірка домашнього завдання.

Самостійна робота (різнорівнева) проводиться протягом перших 7 хвилин уроку.

1 рівень.

2 рівень.

3 рівень.

2). Вивчення нового матеріалу. (15 хвилин).

Вчитель повідомляє тему уроку, учні формують мету.

Актуалізація знань. Гра «так» і «ні»

Вчитель читає фразу, якщо учні згодні із твердженням вони встають, якщо ні – сидять.

• 
  Магнітне поле утворюється постійними магнітами чи електричним струмом.
• 
  Магнітних зарядів у природі немає.
• 
  Південний полюс магнітної стрілки вказує на південний географічний полюс Землі.
• 
  Електромагнітом називається котушка із залізним сердечником усередині.
• 
  Силові лінії магнітного поля спрямовані зліва направо.
• 
  Лінії, вздовж яких у магнітному полі встановлюються магнітні стрілки, називаються магнітними лініями.

План викладу.

1. 
   Дія магнітного поля на провідник зі струмом.
2. 
   Залежність напрямку руху провідника від напрямку струму в ньому та від розташування полюсів магніту.
3. 
   Влаштування та дія найпростішого колекторного електродвигуна.

1. 
   Рух провідника та рамки зі струмом у магнітному полі.
2. 
   Пристрій та принцип дії електродвигуна постійного струму.

Інструктаж з техніки безпеки.

Робота виконується за описом у підручнику стр.176.

4. Заключний етап уроку.

Завдання.Два електронних пучка відштовхуються, а два паралельні дроти, якими тече струм в одному напрямку притягуються. Чому? Чи можна створити умови, за яких ці провідники теж відштовхуватимуться?

Рефлексія.

Що нового впізнали? Чи потрібні ці знання у повсякденному житті?

Від чого залежить швидкість обертання ротора в електродвигуні?

Що називається електричним двигуном?

П . 61, скласти кросворд на тему «електромагнітні явища.

Додаток.

1 рівень.

1.Як взаємодіють різноіменні та однойменні полюси магнітів?

2. Чи можна розрізати магніт так, щоб один із отриманих магнітів мав лише північний полюс, а інший – лише південний?

2 рівень.

Чому корпус компаса роблять із міді, алюмінію, пластмаси та інших матеріалів, але не із заліза?

Чому сталеві рейки та смуги, що лежать на складі, через деякий час виявляються намагніченими?

3 рівень.

1.Намалюйте магнітне поле підковоподібного магніту та вкажіть напрямок силових ліній.

2. До південного полюса магніту притягнулися дві шпильки. Чому їх вільні кінці відштовхуються?

1 рівень.

1.Як взаємодіють різноіменні та однойменні полюси магнітів?

2. Чи можна розрізати магніт так, щоб один із отриманих магнітів мав лише північний полюс, а інший – лише південний?

2 рівень.

Чому корпус компаса роблять із міді, алюмінію, пластмаси та інших матеріалів, але не із заліза?

Чому сталеві рейки та смуги, що лежать на складі, через деякий час виявляються намагніченими?

3 рівень.

1.Намалюйте магнітне поле підковоподібного магніту та вкажіть напрямок силових ліній.

2. До південного полюса магніту притягнулися дві шпильки. Чому їх вільні кінці відштовхуються?

МКОУ «Алацька ЗОШ»

Відкритий урок фізики у 8 класі на тему «Дія магнітного поля на провідник зі струмом. Електричний двигун. Лабораторна робота № 9 «Вивчення електричного двигуна постійного струму».

Підготувала та провела: вчитель першої категорії Таранушенко Єлизавета Олександрівна.

Електродвигун – це електротехнічний пристрій для перетворення електричної енергії на механічну. Сьогодні повсюдно застосовуються електромотори в промисловості для приводу різних верстатів та механізмів. У домашньому господарстві вони встановлені в пральній машині, холодильнику, соковижималці, кухонному комбайні, вентиляторах, електробритвах і т. п. Електродвигуни надають руху, підключені до неї пристрої та механізми.

У цій статті Я розповім про найпоширеніші види і принципи роботи електричних двигунів змінного струму, які широко використовуються в гаражі, домашньому господарстві або майстерні.

Як працює електродвигун

Двигун працює на основі ефекту, виявленого Майклом Фарадеєм ще 1821 року. Він зробив відкриття, що з взаємодії електричного струму у провіднику і магніту може виникнути безперервне обертання.

Якщо в однорідному магнітному полірозташувати у вертикальному положенні рамку і пропустити по ній струм, тоді навколо провідника виникне електромагнітне поле, яке взаємодіятиме з полюсами магнітів. Від одного рамка відштовхуватиметься, а до іншого притягуватиметься.

В результаті рамка повернеться у горизонтальне положення, в якому буде нульовим вплив магнітного поля на провідник. Для того щоб обертання продовжилося необхідно додати ще одну рамку під кутом або змінити напрям струму в рамці в потрібний момент.

На малюнку це робиться за допомогою двох напівкілець, до яких примикають контактні пластини від батарейки. Через війну після скоєння напівобороту змінюється полярність і обертання продовжується.

У сучасних електродвигунахзамість постійних магнітів до створення магнітного поля використовуються котушки індуктивності чи електромагніти. Якщо розібрати будь-який мотор, Ви побачите намотані витки дроту, покритого ізоляційним лаком. Ці витки є електромагніт або як їх ще називають обмотка збудження.

В побутіА постійні магніти використовуються в дитячих іграшках на батарейках.

А в інших більш потужнихДвигуни використовуються тільки електромагніти або обмотки. Обертається частина з ними називається ротор, а нерухома-статор.

Види електродвигунів

Сьогодні існує досить багато електродвигунів різних конструкцій і типів. Їх можна поділити за типом електроживлення:

1. Змінного струму, що працюють безпосередньо від електромережі.
2. Постійного струму, які працюють від батарей, АКБ, блоків живлення або інших джерел постійного струму.

За принципом роботи:

1. Синхронні, у яких є обмотки на роторі та щітковий механізм для подачі на них електричного струму.
2. Асинхронні, Найпростіший і найпоширеніший вид мотора. У них немає щіток та обмоток на роторі.

Синхронний мотор обертається синхронно з магнітним полем, яке його обертає, а у асинхронного ротор обертається повільніше обертового магнітного поля в статорі.

Принцип роботи та влаштування асинхронного електродвигуна

У корпусі асинхронногодвигуна укладаються обмотки статора (для 380 Вольт їх буде 3), які створюють магнітне поле, що обертається. Кінці їх підключення виводяться на спеціальну клемну колодку. Охолоджуються обмотки завдяки вентилятору, встановленому на валі в торці електродвигуна.

Ротор, Що є одним цілим з валом, виготовляється з металевих стрижнів, які замикаються між собою з обох боків, тому він і називається короткозамкнутим.
Завдяки такій конструкції відпадає необхідність у частому періодичному обслуговуванні та заміні токоподаючих щіток, багаторазово збільшується надійність, довговічність та безвідмовність.

Як правило, основною причиною поломкиасинхронного двигуна є знос підшипників, в яких обертається вал.

Принцип роботи.Для того, щоб працював асинхронний двигун необхідно, щоб ротор обертався повільніше електромагнітного поля статора, в результаті чого наводиться ЕРС (виникає електрострум) в роторі. Тут важлива умова, якби ротор обертався з такою самою швидкістю як і магнітне поле, то в ньому за законом електромагнітної індукції не наводилося б ЕРС і, отже, не було б обертання. Але насправді, через тертя підшипників або навантаження на вал, ротор завжди буде обертатися повільніше.

Магнітні полюси постійно обертаютьсяв обмотках мотора, і постійно змінюється напрямок струму в роторі. В один момент часу, наприклад, напрям струмів в обмотках статора і ротора зображено схематично у вигляді хрестиків (струм тече від нас) і точок (струм на нас). Магнітне поле, що обертається, зображено пунктиром.

Наприклад, як працює циркулярна пилка. Найбільші обороти у неї без навантаження. Але як тільки ми починаємо різати дошку, швидкість обертання зменшується і одночасно з цим ротор починає повільніше обертатися щодо електромагнітного поля і в ньому за законами електротехніки починається ще більша величина ЕРС. Виростає споживаний струм двигуном і він починає працювати на повній потужності. Якщо ж навантаження на вал буде настільки велике, що його застопорить, то може виникнути пошкодження короткозамкнутого ротора через максимальну величину ЕРС, що наводиться в ньому. Ось чому важливо підбирати двигун, що підходить потужності. Якщо ж взяти більшу, то невиправданими будуть енерговитрати.

Швидкість обертання роторазалежить кількості полюсів. При 2 полюсах швидкість обертання дорівнюватиме швидкості обертання магнітного поля, що дорівнює максимум 3000 оборотів в секунду при частоті мережі 50 Гц. Щоб знизити швидкість вдвічі, необхідно збільшити кількість полюсів у статорі до чотирьох.

Вагомим недоліком асинхроннихдвигунів є те, що вони подаються регулюванню швидкості обертання валу лише за допомогою зміни частоти електричного струму. А так неможливо досягти постійної частоти обертання валу.

Принцип роботи та влаштування синхронного електродвигуна змінного струму

Даний вид електродвигуна використовується в побуті там, де необхідна постійна швидкість обертання, можливість її регулювання, а також якщо необхідна швидкість обертання більше 3000 обертів на хвилину (це максимум для асинхронних).

Синхронні мотори встановлюються в електроінструменті, пилососі, пральній машині і т.д.

У корпусі синхронногодвигуна змінного струму розташовані обмотки (3 малюнку), які також намотані і ротор чи якір (1). Їхні висновки припаяні до секторів струмознімального кільця або колектора (5), на які за допомогою графітових щіток (4) подається напруга. При чому висновки розташовані так, що щітки завжди подають напругу лише на одну пару.

Найбільш частими поломкамиколекторних двигунів є:

1. Знос щітокабо їх поганий контакт через ослаблення притискної пружини.
2. Забруднення колектора.Чистіть спиртом або нульовим наждачним папером.
3. Зношування підшипників.

Принцип роботи.Обертальний момент в електромоторі створюється в результаті взаємодії між струмом якоря і магнітним потоком в обмотці збудження. Зі зміною напрямку змінного струму змінюватиметься і напрямок магнітного потоку одночасно в корпусі та якорі, завдяки чому обертання завжди буде в один бік.