Електромагніти та їх застосування

 
 

Електричний шкільний дзвоник, електродвигун, підіймальний кран на складі металобрухту, збагачувач залізної руди... Як пов'язані ці, на перший погляд зовсім різні, пристрої? Обізнана людина відповість, що в кожному використовується електромагніт. Отже, з'ясуємо, що таке електромагніт, і дізнаємося про те, як він працює.

З'ясовуємо, від чого залежить магнітна дія котушки зі струмом

Складемо електричне коло з джерела струму, котушки, реостата й амперметра. Для оцінки магнітної дії котушки зі струмом скористаємося залізним циліндром, який підвісимо на динамометр, розміщений над котушкою (рис. 6.1). Якщо замкнути коло, циліндр намагнітиться в магнітному полі котушки й притягнеться до неї, додатково розтягнувши пружину динамометра.

Зрозуміло, що циліндр притягуватиметься до котушки тим сильніше, чим сильніша її магнітна дія.

Змінюючи за допомогою реостата силу струму в котушці, виявимо, що в разі збільшення сили струму циліндр притягується до котушки сильніше, про що свідчить

більше розтягнення пружини динамометра. У разі збільшення сили струму в котушці її магнітна дія посилюється.

Замінивши котушку на іншу — з більшим числом витків, побачимо, що за тієї самої сили струму видовження пружини динамометра збільшиться. У разі збільшення числа витків у котушці її магнітна дія посилюється.

Уведемо всередину котушки осердя — товстий стрижень, виготовлений із феромагнітного матеріалу. Увімкнемо струм — циліндр спрямується до котушки та «прилипне» до осердя. Магнітна дія котушки значно посилюється в разі введення в її середину феромагнітного осердя.



 

Згадайте магнітні властивості речовин і поясніть, чому для виготовлення осердя використовують феромагнітні матеріали. Чи збільшиться магнітна дія котушки, якщо осердя виготовити з міді або алюмінію?

Дізнаємося про будову електромагнітів і сферу їх застосування

Котушку з уведеним усередину осердям із феромагнітного матеріалу називають електромагнітом.

Розглянемо будову електромагніта (рис. 6.2). Будь-який електромагніт має каркас (1), виготовлений із діелектрика. На каркас щільно намотаний ізольований дріт — це обмотка електромагніта (2). Кінці обмотки підведені до клем (3), за допомогою яких електромагніт приєднують до джерела струму.

Усередині каркаса розміщене осердя (4), виготовлене з м’якомагнітної сталі. Осердю електромагніта часто надають підковоподібної форми, оскільки завдяки цьому магнітна дія електромагніта значно посилюється.

Електромагніти широко застосовують в техніці насамперед тому, що їхню магнітну дію легко регулювати — достатньо змінити силу струму в обмотці. Крім того, електромагніти можна виготовити будь-яких форм і розмірів. Важко знайти галузь техніки, де б не застосовували електромагніти: вони містяться в багатьох побутових пристроях (рис. 6.3), входять до складу

електродвигунів та електричних генераторів, електровимірювальних приладів і медичної апаратури. Гігантські електромагніти використовують у прискорювачах заряджених частинок (див. «Енциклопедичну сторінку» на с. 52-53).


Розглянемо застосування електромагнітів в електромагнітних підіймальних кранах та електромагнітному реле.

вивчаємо принцип дії електромагнітного підіймального крана й електромагнітного реле

Складемо електричне коло з джерела струму й електромагніта. Замкнувши коло, побачимо, що залізні ошурки притяглися до осердя електромагніта, отже, можемо перенести їх, наприклад, на інший кінець столу (рис. 6.4).

Саме за таким принципом працюють електромагнітні підіймальні крани, які переносять важкі залізні болванки, металобрухт тощо (рис. 6.5). І не потрібні ніякі гаки! Увімкнули струм — залізні предмети притяглися до електромагніта і їх перенесли в потрібне місце, вимкнули струм — залізні предмети припинили притягуватись і залишились там, куди їх перенесли.

На підприємствах часто застосовують споживачі електроенергії, сила струму в яких сягає сотень і тисяч амперів. Замикальний пристрій і споживач з’єднані послідовно, тому через замикальний пристрій має проходити струм великої сили. А це становить небезпеку для людей, які працюють за пультом керування.

На допомогу приходять електромагнітні реле — пристрої для керування електричним колом (рис. 6.6). Зверніть увагу: замикальний пристрій (1), установлений на пульті керування, та електромагніт (2) приєднані до джерела струму А з малою напругою на виході, а споживач (на рис. 6.6 це електродвигун) живиться від потужного джерела В.

, Підбиваємо підсумки

Магнітна дія котушки зі струмом посилюється, якщо в ній збільшити число витків; збільшити силу струму; внести всередину котушки осердя з феромагнітного матеріалу.

Рис. 6.6. Принцип дії електромагнітного реле. Коли замикають ключ (1) (натискають кнопку), в обмотці електромагніта (2) йде слабкий безпечний струм. Унаслідок цього залізне осердя електромагніта притягує до себе якір (3). Коли якір опускається і замикає контакти (4), замикається коло електродвигуна, який споживає струм значно більшої сили

Котушку з уведеним усередину осердям, виготовленим із магнітом’якої сталі, називають електромагнітом. Електромагніти широко застосовують у техніці, адже їхню магнітну дію легко регулювати, змінюючи силу струму в обмотці; електромагніти можна виготовити будь-яких форм і розмірів.

Контрольні запитання

1. Від чого і як саме залежить магнітна дія котушки зі струмом? Опишіть дослід на підтвердження вашої відповіді. 2. Що таке електромагніт? Опишіть його будову. 3. Чому електромагніти набули широкого застосування в техніці? 4. Поясніть принцип дії електромагнітного підіймального крана. 5. Для чого призначено електромагнітне реле? Опишіть принцип його дії.

Вправа № б

1. Замість магнітом’якої сталі для виготовлення осердя електромагніта використали магнітожорсткий матеріал. Які недоліки матиме такий електромагніт?

2. Намотавши на залізний цвях ізольований дріт і з’єднавши кінці дроту з батареєю гальванічних елементів, одержали найпростіший електромагніт (рис. 1). Визначте полюси цього електромагніта.

3. До якої пари затискачів електромагнітного реле (рис. 2) слід приєднати джерело слабкого (керувального) струму?

4. Як зміниться підіймальна сила електромагніта, якщо пересунути повзунок реостата праворуч (рис. 3)? Відповідь обґрунтуйте.

5. На рис. 4 подано схему будови пристрою, який автоматично спрацьовує за певної температури. Назвіть основні частини цього пристрою, поясніть принцип його дії. Де доцільно встановлювати такі автоматичні пристрої?

6. Скориставшись рис. 5, спробуйте розібратися, як працює електричний дзвінок. Якщо не вийде, то зверніться до додаткових джерел інформації.

7. С користайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся про технологію магнітної сепарації і про те, в яких пристроях використовують цю технологію. Підготуйте коротке повідомлення.

8. Дайте характеристику сили як фізичної величини: що вона характеризує, яким символом її позначають, скалярна це величина чи векторна, якими є її одиниці в СІ.

Експериментальне завдання

Виготовте електромагніт: намотайте на залізний цвях ізольований дріт і з’єднайте його кінці з батареєю гальванічних елементів (див. рис. 1). Розімкнувши коло, закріпіть електромагніт горизонтально на деякій відстані від поверхні столу. Змішайте дрібні шматочки паперу, зерна рису та дрібні залізні предмети (краще ошурки). Замкніть коло. Повільно просипаючи суміш повз голівку цвяха, відокремте залізні предмети. Подумайте, як удосконалити цей пристрій.

лабораторна робота № 1

тема. Складання та випробування електромагніта.

Мета: навчитися виготовляти найпростіший

електромагніт; з'ясувати, від чого залежить його магнітна дія.

обладнання: амперметр, пробник або динамометр, магнітна стрілка або компас, ізольований мідний дріт, джерело постійного струму, два залізні стрижні (або великі цвяхи), залізні ошурки, реостат, ключ, з'єднувальні проводи, штатив (якщо використовуватиметься динамометр).

теоретичні відомості

Для оцінки магнітної дії електромагніта можна скористатися пробником (рис. 1). Він складається зі сталевої пластинки (1), яку закріплено за допомогою пружини (2) усередині пластикового корпусу (3). На сталеву пластинку пробника нанесено шкалу (4). Якщо пластинку пробника піднести до електромагніта, магнітне поле електромагніта буде діяти на пластинку. Пластинка притягуватиметься до електромагніта тим більше, чим сильніша його магнітна дія. Силу притягання оцінюють за шкалою.

У разі відсутності пробника силу притягання електромагніта можна виміряти за допомогою динамометра (див. рис. 6.1).

вказівки до роботи

підготовка до експерименту

1. Перед виконанням роботи згадайте:

1) вимоги безпеки під час роботи з електричними колами;

2) правила, яких необхідно дотримуватися під час вимірювання сили струму амперметром;

3) як залежить магнітна дія електромагніта від сили струму, кількості витків і наявності залізного осердя.

2. Визначте ціни поділки шкал амперметра та динамометра.


Експеримент

Суворо дотримуйтесь інструкції з безпеки (див. форзац підручника).

1. Виготовте два електромагніти з різною кількістю витків в обмотці. Для цього візьміть два однакові залізні стрижні й намотайте на них різну кількість витків ізольованого мідного дроту: на один стрижень — 20 витків, на другий — 40.

2. Узявши електромагніт із більшим числом витків, складіть електричне коло за схемою на рис. 2.

3. Замкніть коло та переконайтеся, що електромагніт притягує залізні ошурки, тобто виявляє магнітні властивості.

4. За допомогою магнітної стрілки або компаса визначте полюси одержаного електромагніта. Опишіть, як ви це зробили.

5. З’ясуйте, від чого залежить магнітна дія електромагніта.

1) Використавши реостат, в обмотці електромагніта з більшим числом витків установіть силу струму спочатку 0,5 А, а потім 1,5 А. Порівняйте магнітну дію електромагніта за різної сили струму в обмотці.

2) Вийміть стрижень з обмотки та встановіть в обмотці силу струму 1,5 А. З’ясуйте, як впливає наявність осердя на магнітну дію електромагніта.

3) Складіть електричне коло (див. рис. 2) з електромагнітом, який має менше витків. За допомогою реостата встановіть у колі струм силою 1,5 А. Визначте, як зменшення числа витків впливає на магнітну дію електромагніта.

Аналіз результатів експерименту

Проаналізуйте експеримент і його результати. Зробіть висновок, у якому зазначте, як залежить магнітна дія електромагніта від сили струму, кількості витків в обмотці, наявності залізного осердя.

творче завдання

Як можна намотати обмотку електромагніта таким чином, щоб у разі підключення до нього джерела струму на обох кінцях електромагніта утворилися південні полюси? Перевірте своє припущення експериментально.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.