Физика и астрономия · 10 клас · урок 4 от 5

Електродвигател

Електродвигателят преобразува електрична енергия в механична. Той работи благодарение на силата на Ампер: върху рамка с ток в магнитно поле действат сили, които създават въртящ момент и я завъртат. Неподвижната част се нарича статор, а въртящата се ротор. В двигателя за постоянен ток колекторът и четките сменят посоката на тока в рамката на всеки половин оборот, така че тя се върти непрекъснато в една посока.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Електродвигателят превръща електрична енергия в механична работа.
  • Действието му се основава на силата на Ампер върху проводник с ток в магнитно поле.
  • Статор (неподвижен) и ротор (въртящ се); колектор и четки при двигателя за постоянен ток.
  • При обръщане на тока двигател с постоянен магнит се върти в обратна посока.
  • К.п.д.: η = Pполезна/Pконсумирана.

Пример

Двигател консумира 1000 W и има к.п.д. 90%. Механичната му мощност е 0,9·1000 = 900 W, а 100 W се превръщат в топлина.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Какво преобразува електродвигателят?
    • Електрична енергия в механична
    • Механична енергия в електрична
    • Топлинна енергия в електрична
    • Химична енергия в електрична

    Отговор: Електрична в механична

    Двигателят използва силата на Ампер, за да върти рамка (ротор).

  2. На какво се основава действието на електродвигателя?
    • На електромагнитната индукция
    • На топлинното действие на тока
    • На фотоефекта
    • На силата, с която магнитното поле действа на рамка с ток

    Отговор: На силата на Ампер върху рамка с ток

    Двойка сили на Ампер създава въртящ момент върху рамката.

  3. Каква е ролята на колектора в двигател за постоянен ток?
    • Повишава напрежението
    • Създава магнитното поле
    • Сменя посоката на тока в рамката на всеки половин оборот
    • Охлажда намотката

    Отговор: Обръща посоката на тока на всеки половин оборот

    Така въртящият момент запазва посоката си и рамката се върти непрекъснато.

  4. Какво става с двигател за постоянен ток с постоянен магнит, ако се обърне посоката на тока?
    • Спира завинаги
    • Започва да се върти в обратна посока
    • Върти се по-бързо в същата посока
    • Нищо не се променя

    Отговор: Върти се в обратна посока

    Силите на Ампер сменят посоката си и въртящият момент се обръща.

  5. Електродвигател работи при 230 V и 5 A с к.п.д. 80%. Каква е механичната му мощност?
    • 1150 W
    • 230 W
    • 1437,5 W
    • 920 W

    Отговор: 920 W

    P = UI = 1150 W; полезната мощност е 0,8·1150 = 920 W.

  6. Как се нарича въртящата се част на електродвигателя?
    • Статор
    • Ротор
    • Корпус
    • Четка

    Отговор: Ротор

    Въртящата се част е роторът, а неподвижната е статорът.

  7. Кое от изброените устройства съдържа електродвигател?
    • Електрическа крушка
    • Ютия
    • Прахосмукачка
    • Котлон

    Отговор: Прахосмукачка

    Прахосмукачката има двигател, който върти вентилатор; другите уреди само нагряват или светят.

  8. За какво служат четките в двигател за постоянен ток?
    • Осъществяват плъзгащ контакт между колектора и външната верига
    • Почистват ротора от прах
    • Охлаждат намотките
    • Създават магнитното поле

    Отговор: Осъществяват плъзгащ контакт между колектора и външната верига

    Неподвижните графитни четки се допират до въртящия се колектор и подават тока към рамката.

  9. Какъв е въртящият момент на рамка с ток, когато равнината ѝ е перпендикулярна на линиите на полето?
    • Максимален
    • Удвоен
    • Същият като при всяко положение
    • Нула

    Отговор: Нула

    Тогава силите на Ампер лежат в равнината на рамката и само я разтягат, без да я въртят.

  10. Двигател с полезна мощност 1,5 kW повдига товар с маса 300 kg с постоянна скорост. Каква е скоростта? (g = 10 m/s2)
    • 0,5 m/s
    • 5 m/s
    • 0,05 m/s
    • 2 m/s

    Отговор: 0,5 m/s

    P = Fv = mgv, v = P/(mg) = 1500 W / 3000 N = 0,5 m/s.

  11. Как се нарича неподвижната част на електродвигателя?
    • Ротор
    • Колектор
    • Четка
    • Статор

    Отговор: Статор

    Неподвижната част е статор, а въртящата се е ротор.

  12. В какво се превръща част от консумираната енергия при работа на електродвигателя?
    • Топлина
    • Електричен заряд
    • Магнитни полюси
    • Ядрена енергия

    Отговор: Топлина

    Намотките и триещите се части се нагряват, затова к.п.д. е под 100%.

  13. Двигател консумира 2 kW, а механичната му мощност е 1,6 kW. Колко е к.п.д.?
    • 125%
    • 80%
    • 20%
    • 3,2%

    Отговор: 80%

    η = Pполезна/Pконсумирана = 1,6/2 = 0,8 = 80%.

  14. Как се изменя въртящият момент на рамката на двигателя, ако токът в нея се удвои?
    • Учетворява се
    • Не се изменя
    • Удвоява се
    • Намалява 2 пъти

    Отговор: Удвоява се

    Силите на Ампер върху страните на рамката са пропорционални на тока, затова и моментът се удвоява.

  15. Двигател с к.п.д. 75% вдига товар с маса 150 kg на височина 6 m за 10 s. Каква мощност консумира? (g = 10 m/s2)
    • 900 W
    • 675 W
    • 9000 W
    • 1200 W

    Отговор: 1200 W

    Полезната мощност е mgh/t = 150·10·6/10 = 900 W; консумираната е 900/0,75 = 1200 W.