Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель
Материалы к уроку
Конспект урока
Открытие Эрстеда стало началом новой эпохи в изучении электрических и магнитных явлений. Французский ученый Андре́-Мари́ Ампе́р, узнав об открытии Эрстеда, повторил все его опыты и задался вопросом: если движущиеся заряды (электрический ток) создает магнитное поле, которое действует на магнитную стрелку. А может ли магнитное поле действовать на ток?
Проведем опыт (1). Закрепим на штативе подковообразный магнит в нижней части, а в верхней части закрепим подвес на нитях кусочек нихромового провода так, чтобы он располагался посередине между полюсами магнита. Провод через выключатель и реостат подключим к источнику постоянного тока. Замкнем цепь и увидим, что проводник пришел в движение. Проводник пришел в движение - вправо.
Поменяем полюса аккумулятора, изменив направление тока на противоположное. Замкнем цепь и увидим, что проводник пришел в движение влево. Делаем вывод:
- магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле;
- направление силы, с которой магнитное поле действует на проводник, зависит от направления тока в проводнике;
- направление силы, с которой магнитное поле действует на проводник, зависит от расположения полюсов магнита (направления магнитных силовых линий).
Именно такие выводы сделал Ампер, проведя аналогичные опыты, и придумал правило для определения направления силы, действующей на проводник с током. Величину силы, которая получила название сила Ампера, мы буде определять в старших классах, а вот правило рассмотрим. Оно называется «правило левой руки»:
Если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре пальца показывают направление тока, то отведенный на 90 градусов большой палец, покажет направление силы (именно туда и движется проводник с током). Определите направление силы Ампера, если северный полюс магнита вверху. Применим правило левой руки: располагаем руку, чтобы силовые линии входили в ладонь, отведенный большой палец покажет, направление силы. Проводник движется влево. Определим направление силы Ампера, если направление тока обратно (идет к нам).
Применим правило левой руки: располагаем руку, чтобы силовые линии входили в ладонь, отведенный большой палец покажет, что проводник проводник движется вправо. Мы установили, что проводник с током в магнитном поле движется. Что произойдет, если проводник свернуть в виде рамки, закрепить на оси и включить цепь?
Проведем опыт. Закрепим рамку между полюсами магнита. К концам рамки прикрепим два полукольца и подадим ток от источника постоянного тока. Так как ток в цепи направлен от положительного полюса источника тока к отрицательному, следовательно, в частях рамки он будет иметь противоположное направление. Рамка повернется. При повороте рамки полукольца, присоединённые к ее концам, повернуться вместе с рамкой. Произойдет смена подачи тока и ток в рамке изменит направление на противоположное. Рамка начнет вращаться. Данный принцип положен в основу идеи создания электрического двигателя. Жизнь современного человека невозможно теперь представить без электрического двигателя. Электрический двигатель – это «сердце» троллейбуса, трамвая, лифта, электрических швейных и стиральных машин, миксеров, кофемолок, мясорубок. На производстве все станки приводятся в движение при помощи электродвигателей. В электродвигателе вращающаяся часть – якорь (или ротор) выполнен из большого числа витков провода, намотанного на сердечник определенной формы, набранный из специальных листов стали, пропитанной изоляционным лаком. Неподвижная часть (статор или индуктор) представляет собой постоянный магнит с полюсными наконечниками или электромагнит. Его задача – создавать магнитное поле. Выводы обмотки припаяны к медным коллекторным пластинам, а к ним прижимаются угольные щетки. А к ним подводится напряжение.
Электрические двигатели имеют ряд преимуществ перед тепловыми:
- они более экономичны;
- не загрязняют окружающую среду;
- имеют высокий коэффициент полезного действия (более 80%);
- компактны;
- удобны в эксплуатации;
- надежны в работе.
Один из первых в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретен русским ученым Борисом Семеновичем ЯкОби в 1834 г. Сегодня мы рассмотрели действие магнитного поля на проводник с током, познакомились со способом определения направления движения проводника по правилу левой руки. Познакомились с принципом работы электрического двигателя.
Проведем опыт (1). Закрепим на штативе подковообразный магнит в нижней части, а в верхней части закрепим подвес на нитях кусочек нихромового провода так, чтобы он располагался посередине между полюсами магнита. Провод через выключатель и реостат подключим к источнику постоянного тока. Замкнем цепь и увидим, что проводник пришел в движение. Проводник пришел в движение - вправо.
Поменяем полюса аккумулятора, изменив направление тока на противоположное. Замкнем цепь и увидим, что проводник пришел в движение влево. Делаем вывод:
- магнитное поле действует на проводник с током, находящийся в этом поле;
- направление силы, с которой магнитное поле действует на проводник, зависит от направления тока в проводнике;
- направление силы, с которой магнитное поле действует на проводник, зависит от расположения полюсов магнита (направления магнитных силовых линий).
Именно такие выводы сделал Ампер, проведя аналогичные опыты, и придумал правило для определения направления силы, действующей на проводник с током. Величину силы, которая получила название сила Ампера, мы буде определять в старших классах, а вот правило рассмотрим. Оно называется «правило левой руки»:
Если левую руку расположить так, что магнитные силовые линии входят в ладонь, четыре пальца показывают направление тока, то отведенный на 90 градусов большой палец, покажет направление силы (именно туда и движется проводник с током). Определите направление силы Ампера, если северный полюс магнита вверху. Применим правило левой руки: располагаем руку, чтобы силовые линии входили в ладонь, отведенный большой палец покажет, направление силы. Проводник движется влево. Определим направление силы Ампера, если направление тока обратно (идет к нам).
Применим правило левой руки: располагаем руку, чтобы силовые линии входили в ладонь, отведенный большой палец покажет, что проводник проводник движется вправо. Мы установили, что проводник с током в магнитном поле движется. Что произойдет, если проводник свернуть в виде рамки, закрепить на оси и включить цепь?
Проведем опыт. Закрепим рамку между полюсами магнита. К концам рамки прикрепим два полукольца и подадим ток от источника постоянного тока. Так как ток в цепи направлен от положительного полюса источника тока к отрицательному, следовательно, в частях рамки он будет иметь противоположное направление. Рамка повернется. При повороте рамки полукольца, присоединённые к ее концам, повернуться вместе с рамкой. Произойдет смена подачи тока и ток в рамке изменит направление на противоположное. Рамка начнет вращаться. Данный принцип положен в основу идеи создания электрического двигателя. Жизнь современного человека невозможно теперь представить без электрического двигателя. Электрический двигатель – это «сердце» троллейбуса, трамвая, лифта, электрических швейных и стиральных машин, миксеров, кофемолок, мясорубок. На производстве все станки приводятся в движение при помощи электродвигателей. В электродвигателе вращающаяся часть – якорь (или ротор) выполнен из большого числа витков провода, намотанного на сердечник определенной формы, набранный из специальных листов стали, пропитанной изоляционным лаком. Неподвижная часть (статор или индуктор) представляет собой постоянный магнит с полюсными наконечниками или электромагнит. Его задача – создавать магнитное поле. Выводы обмотки припаяны к медным коллекторным пластинам, а к ним прижимаются угольные щетки. А к ним подводится напряжение.
Электрические двигатели имеют ряд преимуществ перед тепловыми:
- они более экономичны;
- не загрязняют окружающую среду;
- имеют высокий коэффициент полезного действия (более 80%);
- компактны;
- удобны в эксплуатации;
- надежны в работе.
Один из первых в мире электрических двигателей, пригодных для практического применения, был изобретен русским ученым Борисом Семеновичем ЯкОби в 1834 г. Сегодня мы рассмотрели действие магнитного поля на проводник с током, познакомились со способом определения направления движения проводника по правилу левой руки. Познакомились с принципом работы электрического двигателя.
Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!
Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
Повысим успеваемость по школьным предметам
Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ