Наглядная физика. Электромагнитные явления
Интерактивные модели
1. Зависимость силы тока от напряжения
2. Зависимость силы тока от сопротивления
3. Гальванометр
4. Соединение проводников
5. Гирлянда
6. Реостат
7. Удельное сопротивление
8. Тренажер: сопротивление участка цепи
9. Мощность электроприборов
10. Постоянные магниты
11. Разламывание магнитов
12. Притяжение магнитов
13. Взаимодействие магнитов
14. Отталкивание магнитов
15. Линии магнитного поля постоянного магнита
16. Поле постоянных магнитов
17. Магнитное поле Земли
18. Опыт Эрстеда
19. Магнитное поле проводника с током
20. Электромагнит
21. Электродвигатели
22. Электрический звонок
23. Громкоговоритель
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Модель наглядно демонстрирует принцип действия двухполюсного и трехполюсного двигателей.
Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Он содержит обмотки, намотанные на ферромагнитный сердечник - ротор двигателя, размещенный в магнитном поле статора. Ротор закреплен на валу и может вращаться. При подаче напряжения ротор создает магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статора, стремится повернуть ротор. Чтобы ротор вращался непрерывно, нужно в определенных его положениях изменять направление тока в обмотках. В двигателях постоянного тока это переключение осуществляется с помощью коллектора и щеток. Щетки - это неподвижные контакты, подводящие ток к пластинам коллектора, расположенным на роторе. Для уменьшения трения щетки часто изготавливают из графита. Магнитное поле статора в электродвигателе создается либо постоянными магнитами, либо электромагнитами. Двухполюсный двигатель В двухполюсном двигателе ротор имеет две обмотки, соединенные последовательно и подсоединенные к двум контактам коллектора. Направление вращения ротора зависит от полярности питания и начального положения ротора. У двухполюсного двигателя есть такие начальные положения ротора, при которых вращение не начинается. Они называются мертвыми точками. В этой модели есть мертвые точки, обусловленные симметрией - силы, вращающие якорь, уравновешивают друг друга, поэтому ротор не может начать вращение и остается неподвижным. Еще две мертвые точки возникают из-за конструкции коллектора и щеток. При вертикальном расположении ротора цепь оказывается разомкнутой, т.к. щетки находится между контактами коллектора. Трехполюсный двигатель В трехполюсном двигателе ротор - это сердечник с тремя обмотками, соединенными последовательно и подсоединенными к трем контактам коллектора. Щетки почти в любом положении ротора подсоединены к одной (верхней) обмотке, а остальные две обмотки подключены последовательно в противоположном направлении. Поэтому катушки ротора всегда стремятся повернуться в одном и том же направлении. Направление вращения ротора зависит только от полярности питания и не зависит от начального положения ротора.
Модель наглядно демонстрирует устройство и принцип действия простейшего электрического звонка.
Модель простейшего электрического звонка содержит электромагнит, чашку, издающую при ударе мелодичный звон, молоточек с железной пластиной (якорем), контактом и пружиной. Все это соединено так, что в начальном положении контакт замкнут, при смещении якоря к электромагниту, контакт прерывается, а пружина стремится вернуть якорь в начальное положение. Электромагнит включен последовательно с контактом. Поэтому при появлении тока электромагнит притягивает якорь, молоточек ударяет по чашке, контакт разрывается и ток в цепи прекращается. Под действием пружины якорь возвращается в нейтральное положение, контакт опять замыкается и весь этот процесс повторяется периодически - звенит звонок.
Модель наглядно демонстрирует устройство и принцип действия простейшего громкоговорителя.
Действие магнитного поля на проводник с током используется в громкоговорителе. Магнитная система, состоящая из центрального цилиндрического стержня и охватывающего его кольца, создает сильное магнитное поле в узком кольцевом зазоре, в который вставлена катушка. Катушка (это обычно тонкая проволока, намотанная на бумажный каркас) приклеена к диффузору. Для получения сильного поля зазор делают очень узким. При пропускании через катушку переменного тока (например, от усилителя магнитофона или радиоприемника) на катушку действует сила Ампера. Она заставляет катушку совершать возвратно-поступательные движения вдоль стержня. Такие движения диффузора создают звук. Реальный громкоговоритель всегда воспроизводит звук с искажениями, но у высококачественных громкоговорителей искажения меньше.