Электродвигатель и генератор электрического тока - Магнитные явления

Физический словарик

Генератор (от лат. generator - производитель) — устройство, аппарат, машина, вырабатывающая электроэнергию.

Ротор (от лат. rotare - вращать) - вращающаяся часть электрической машины.

Статор (лат. stator - стоящий неподвижно) - неподвижная часть электрической машины (генератора или двигателя), внутри которой вращается ротор.

Историческая справка

В 1831 г. выдающийся физик Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Он провел множество опытов, в результате сконструировал первый электромашинный генератор тока, известный как диск Фарадея.

После столь удачных экспериментов английского ученого за разработку пригодного для практики электрического двигателя принялись изобретатели многих стран. В 1834 г. российский физик и инженер Б. С. Якоби построил электродвигатель, действие которого было основано на притяжении и отталкивании электромагнитов. Сходные по принципу действия двигатели сделали также Т. Девенпорт, П. Форман, Ч. Пейдж. Все эти устройства имели большие размеры, малую мощность, значительное магнитное рассеивание и низкий КПД. Для устранения столь серьезных недостатков потребовалось больше 50 лет.

В 1885 г. итальянский физик Г. Феррарис и американский изобретатель Н. Тесла создали независимо друг от друга двухфазную систему. Тесла и Феррарис разработали первые конструкции подобных двухфазных электродвигателей (один из них - диск Феррариса - стал основой электрического счетчика, установленного в каждой квартире).

Однако дальнейшее развитие техники связано с более совершенной электрической системой трехфазного тока. Русский инженер М. О. Доливо-Добровольский первым предложил сделать ротор двигателя в виде так называемого беличьего колеса. В 1890 г. Доливо-Добровольский построил трехфазный двигатель мощностью 3,7 кВт и трехфазный трансформатор, необходимый для передачи электроэнергии на большие расстояния. Продемонстрировать их действие удалось в 1891 г. на Международной электротехнической выставке во Франкфурте.

Задачи на перевод единиц измерения в СИ

0,36 км/ч = 0,1 м/с

30 мА = 0,03 А

450 кДж = 450 000 Дж

0,78 кОм = 780 Ом

0,2 MB - 200 000 В

450 г = 0,45 кг

60 мин = 3 600 с

0,2 ч = 780 с

34 мКл = 0,034 Кл

Качественные задачи и вопросы

1. Какие преобразования энергии происходят в электродвигателе? В генераторе? (В электродвигателе электрическая энергия преобразуется в механическую, в генераторе тока происходит преобразование механической энергии в электрическую.)

2. Где используются электродвигатели? (Электродвигатели используют в производстве, например точильные и сверлильные станки, токарные и фрезерные станки, транспортеры и электрокары и т. д. В быту электродвигатели также нашли широкое применение. Они используются в холодильниках и стиральных машинах, в электрофенах и пылесосах, в швейных машинках с электроприводом и магнитофонах, в видеокамерах и электропроигрывателях. Без электродвигателей не поедут троллейбусы и трамваи, не будут работать метро и эскалатор, не уйдет с перрона электричка и не вылечит зуб стоматолог.)

Интересные факты

Генераторы электрического тока применяются во всех транспортных средствах для выработки электроэнергии при движении транспорта. На электростанциях генераторы используются для выработки электроэнергии. На гидроэлектростанциях энергия падающей воды преобразуется в электроэнергию, одной из самых мощных ГЭС считается Саяно-Шушенская ГЭС, ее мощность 6 400 МВт. Самой мощной тепловой электростанцией в бывшем СССР считалась Экибастузская ГРЭС, ее мощность 4 000 МВт. Крупнейшей атомной электростанцией в мире считается АЭС в Фукусима (Япония), ее мощность 9,1 ГВт. Экспериментальная солнечная электростанция была построена на Южном берегу Крыма в поселке Щелкино. Эта электростанция имеет мощность 5 МВт. На побережье Кольского полуострова действует Кислогубская приливная электростанция, использующая энергию приливов, ее мощность 0,4 МВт. Мощность Паужетской геотермальной электростанции 5 МВт. На этой станции насыщенный пар из пробуренной скважины направляется в паровые турбины.

Проверка знаний и умений.

Физический диктант

1

2

1. Магнитное поле зависти от... (...силы тока в проводнике, магнитных свойств среды, расстояния до проводника (магнитное поле проводника с током), количества витков, размеров катушки и магнитных свойств среды (магнитное поле соленоида), намагниченности тела (магнитное поле магнита)). 2. Магнитными аномалиями называются... (...места на Земле, где магнитное поле отличается от магнитного поля Земли). 3. Чем больше сила тока в катушке, тем магнитное поле... (...больше). 4. Электромагнитом называется... (...соленоид с железным сердечником). 5. Магнитными бурями называются... (...кратковременные изменения магнитного поля Земли вследствие активности Солнца). 6. Генератором электрического тока называется... (...устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую). 7. Ротором называется... (...вращающаяся часть генератора или двигателя).

1. Магнитным полем называется... (...поле, порождаемое движущимися зарядами и магнитами и действующее на движущиеся заряды и магниты или материалы, которые могут намагничиваться). 2. Магнитом называется... (...тело, длительное время сохраняющее намагниченность). 3. Чем меньше витков в катушке, тем магнитное поле... (...меньше). 4. Соленоидом называется... (...катушка с током). 5. Электрическим двигателем называется... (...устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую). 6. Магниты обладают следующими свойствами:... (...имеют два полюса (южный и северный); притягивают к себе железо, никель, кобальт, некоторые сплавы; каждая часть магнита является магнитом; одноименные полюса отталкиваются, разноименные — притягиваются). 7. Статором называется... (...покоящаяся часть двигателя или ротора).

Кроссворд

1. Составляющий элемент атома. 2. Катушка с сердечником. 3. Одно из состояний вещества. 4. Датский ученый. 5. Эта частица входит в состав ядра. 6. Характеристика электрических свойств вещества. 7. Входит в состав атома. 8. Единица измерения напряжения. 9. Один из создателей электрической лампочки. 10. Тело, способное притягивать к себе железные тела. 11. Величина, которую можно измерить в милливольтах. 12. Нейтральная частица. 13. «Производитель». 14. Электрическое, магнитное, гравитационное...

Ответы: 1 - электрон, 2 - соленоид, 3 - жидкость, 4 - Эрстед, 5 — протон, 6 — сопротивление, 7 - ядро, 8 - вольт, 9 - Эдисон, 10 - магнит, 11 - напряжение, 12 - нейтрон, 13 - генератор, 14-поле.

Ключевое слово: электродвигатель.