Занимательные эксперименты. Новая конструкция простейшего электродвигателя

СОДЕРЖАНИЕ:

Занимательные опыты со статическим электричеством

Ольга Чугреева
Занимательные опыты со статическим электричеством

Занимательные опыты со статическим электричеством

Во всех проводимых в этом разделе опытах мы используем статическое электричество. Электричество называют статическим, когда ток, то есть перемещение заряда, отсутствует. Оно образуется за счет трения объектов. Например, шарика и свитера, шарика и волос, шарика и натурального меха. Вместо шарика иногда можно взять гладкий большой кусок янтаря или пластмассовую расческу. Почему мы используем в опытах именно эти предметы? Все предметы состоят из атомов, а в каждом атоме находится поровну протонов и электронов. У протонов заряд — положительный, а у электронов — отрицательный. Когда эти заряды равны, предмет называют нейтральным, или незаряженным. Но есть предметы, например, волосы или шерсть, которые очень легко теряют свои электроны. Если потереть шарик (янтарь, расческу) о такой предмет, часть электронов перейдет с него на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет к себе. Но, если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу.

Опыт №1. Понятие о электрических зарядах.

Цель: Показать, что в результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение электрических разрядов.

1. Воздушный шарик.

2. Шерстяной свитер.

Опыт: Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер и попробуем дотронуться шариком до различных предметов в комнате. Получился настоящий фокус! Шарик начинает прилипать буквально ко всем предметам в комнате: к шкафу, к стенке, а самое главное — к ребенку. Почему?

Это объясняется тем, что все предметы имеют определенный электрический заряд. Но есть предметы, например — шерсть, которые очень легко теряют свои электроны. В результате контакта между шариком и шерстяным свитером происходит разделение электрических разрядов. Часть электронов с шерсти перейдет на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет к себе. Но если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу. Шарик упадет.

Вывод: В результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение электрических разрядов.

Опыт №2. Танцующая фольга.

Цель: Показать, что разноименные статические заряды притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются.

1. Тонкая алюминиевая фольга (обертка от шоколада).

2. Ножницы. 3. Пластмассовая расческа. 4. Бумажное полотенце.

Опыт: Нарежем алюминиевую фольгу (блестящую обертку от шоколада или конфет) очень узкими и длинными полосками. Высыпем полоски фольги на бумажное полотенце. Проведем несколько раз пластмассовой расческой по своим волосам, а затем поднесем ее вплотную к полоскам фольги. Полоски начнут «танцевать». Почему так происходит? Волосы. о которые мы потерли пластмассовую расческу, очень легко теряют свои электроны. Их часть перешла на расческу, и она приобрела отрицательный статический заряд. Когда мы приблизили расческу к полоскам фольги, электроны в ней начали отталкиваться от электронов расчески и перемещаться на противоположную сторону полоски. Таким образом, одна сторона полоски оказалась заряжена положительно, и расческа начала притягивать ее к себе. Другая сторона полоски приобрела отрицательный заряд. легкая полоска фольги, притягиваясь, поднимается в воздух, переворачивается и оказывается повернутой к расческе другой стороной, с отрицательным зарядом. В этот момент она отталкивается от расчески. Процесс притягивания и отталкивания полосок идет непрерывно, создается впечатление, что «фольга танцует».

Вывод: Разноименные статические заряды притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются.

Опыт №3. Прыгающие рисовые хлопья.

Цель: Показать, что в результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение статических электрических разрядов.

1. Чайная ложка хрустящих рисовых хлопьев.

2. Бумажное полотенце.

3. Воздушный шарик.

4. Шерстяной свитер.

Опыт: Постелим на столе бумажное полотенце и насыплем на него рисовые хлопья. Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к хлопьям, не касаясь их. Хлопья начинают подпрыгивать и приклеиваться к шарику. Почему? В результате контакта между шариком и шерстяным свитером произошло разделение статических электрических зарядов. Часть электронов с шерсти перешло на шарик, и он приобрел отрицательный электрический заряд. Когда мы поднесли шарик к хлопьям, электроны в них начали отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону. Таким образом, верхняя сторона хлопьев, обращенная к шарику, оказалась заряжена положительно, и шарик начал притягивать легкие хлопья к себе.

Вывод: В результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение статических электрических разрядов.

Опыт №4. Способ разделения перемешанных соли и перца.

Цель: Показать, что в результате контакта не во всех предметах возможно разделение статических электрических разрядов.

1. Чайная ложка молотого перца.

2. Чайная ложка соли.

3. Бумажное полотенце.

4. Воздушный шарик.

5. Шерстяной свитер.

Опыт: Расстелим на столе бумажное полотенце. Высыплем на него перец и соль и тщательно их перемешаем. Можно ли теперь разделить соль и перец? Очевидно, что сделать это весьма затруднительно! Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к смеси соли и перца. Произойдет чудо! Перец прилипнет к шарику, а соль останется на столе. Это еще один пример действия статического электричества. Когда мы потерли шарик шерстяной тканью, он приобрел отрицательный заряд. Потом мы поднесли шарик к смеси перца с солью, перец начал притягиваться к нему. Это произошло потому, что электроны в перечных пылинках стремились переместиться как можно дальше от шарика. Следовательно, часть перчинок, ближайшая к шарику, приобрела положительный заряд и притянулась отрицательным зарядом шарика. Перец прилип к шарику. Соль не притягивается к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются плохо. Когда мы подносим к соли заряженный шарик, ее электроны все равно остаются на своих местах. Соль со стороны шарика не приобретает заряда, она остается незаряженной или нейтральной. Поэтому соль не прилипает к отрицательно заряженному шарику.

Вывод: В результате контакта не во всех предметах возможно разделение статических электрических разрядов.

Опыт №5. Гибкая вода.

Цель: Показать, что в воде электроны свободно перемещаются.

1. Раковина и водопроводный кран.

2. Воздушный шарик.

3. Шерстяной свитер.

Опыт: Откроем водопроводный кран таким образом, чтобы струя воды была очень тонкой. Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к струйке воды. Струя воды отклонится в сторону шарика. Электроны с шерстяного свитера при трении переходят на шарик и придают ему отрицательный заряд. Этот заряд отталкивает от себя электроны, находящиеся в воде, и они перемещаются в ту часть струи, которая дальше всего от шарика. Ближе к шарику в струе воды возникает положительный заряд, и отрицательно заряженный шарик тянет ее к себе. Чтобы перемещение струи было видимым, она должна быть тонкой. Статическое электричество, скапливающееся на шарике, относительно мало, и ему не под силу переместить большое количество воды. Если струйка воды коснется шарика, он потеряет свой заряд. Лишние электроны перейдут в воду; как шарик, так и вода станут электрически нейтральными, поэтому струйка снова потечет ровно.

Вывод: В воде электроны могут свободно перемещаться.

Опыты с электричеством Опыты. Как рассказать детям про электричество без скуки? Конечно посредством опытов! Особенно про неопасное электричество, статическое.

Долгосрочный проект экспериментальной деятельности в средней группе детского сада «Занимательные опыты и эксперименты» Долгосрочный проект экспериментальной деятельности в средней группе детского сада «Занимательные опыты и эксперименты для детей» Тип проекта:.

Консультация для родителей «Занимательные опыты и эксперименты с детьми» МАДОУ № 218 «Детский сад общеразвивающего вида с приоритетным осуществлением деятельности по художественно-эстетическому направлению развития.

Мастер-класс «Занимательные опыты и эксперименты в непосредственно образовательной деятельности» Мастер – класс «Занимательные опыты и эксперименты в непосредственно образовательной деятельности»Цель мастер-класса: обучить участников.

Папка по самообразованию «Хочу все знать». Занимательные опыты и эксперименты для детей Люди, научившиеся… наблюдениям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь.

«Занимательные опыты». Проект по познавательно-исследовательской деятельности Проект по познавательно- исследовательской деятельности. Тема: «занимательные опыты» Возраст детей: 3-4 года Срок реализации: 4 месяца Участники.

Необычные применения электродвигателей

творческая работа «Необычные применения электродвигателей» представляет собой обзор самых современных разработок в различных областях техники с применением электродвигателей. Материал будет полезен и на уроке при изучении данной темы, и во внеклоссном мероприятии.

Скачать:

Вложение Размер
elektrodvigatelidvigateli.docx 649.03 КБ

Предварительный просмотр:

Необычные применения электродвигателей

или экскурсия по страницам журнала

Вихарева Анастасия 11 класс МБОУ СШ №18

г. Дзержинск Нижегородской области

Руководитель: Брыкина Марина Юрьевна

учитель физики МБОУ СШ №18

Словенский стартап Quadrofoil, специализирующийся на создании электрических плавательных средств, в течении последних нескольких лет начал серийный выпуск своих лодок на подводных крыльях.

Quadrofoil — это высокотехнологичное плавсредство, построенное с использованием новейших технологических стандартов судостроения и элементов авиационной промышленности. Quadrofoil — единственное электросудно в мире с запатентованной системой подводных крыльев и рулевым управлением.

Гидрофойл (или судно на подводных крыльях, СПК) имеет конструкцию, которая позволяет снижать сопротивление и увеличивать скорость за счет поднятия корпуса лодки над водой. При движении на таком скоростном катере у пассажиров создаются ощущения парения над водой.

Двухместные электрокатеры на подводных крыльях – исключительно быстрые, почти бесшумные и управляются, как игрушки. С тех пор, как электродвигатели стали спорить с ДВС по части мощности и экономичности, они активно осваивают все новые и новые виды транспорта. Ими оснащены и словенские «водные спорткары». «Летающий» катер Q2S Electric оснащен электромотором мощностью 5,5 кВт, который питается от блока литий-ионных батарей емкостью 10,4 кВт*ч. По словам производителя, силовая установка обеспечивает лодке запас хода порядка 100 км. Двухместный Quadrofoil имеет вес 335 кг и способен принять на борт пассажиров и груз общей массой 170 кг. Максимальная скорость судна составляет 40 км/ч (21 узел). При скорости 21 узел заряда электрического аккумулятора хватит на 100 км. Полностью зарядить батарею можно за два часа.

Quadrofoil – не загрязняющие природу и практически бесшумные, они берут быстрый разгон и за считанные секунды поднимаются на четырех алюминиевых подводных крыльях, достигая весьма приличной скорости.

На мелководье крылья складываются внутрь композитного корпуса из углепластика с кевларовыми элементами. Таким образом, по заявлению авторов, лодка получилась «практически непотопляемой». Как передние, так и задние подводные крылья изготовлены из сплавов на основе алюминия и имеют особую форму, позволяющую «взлетать» судну над водой уже на скорости 12 км/ч.

Управляется гидроцикл с помощью штурвала со встроенным сенсорным экраном, на котором отображается необходимая информация с бортового компьютера: заряд батареи, тяга двигателя, скорость, положение крыльев, глубина под крыльями, навигационные данные и температура воды в водоеме. Тач-скрин также используется вместо замка зажигания и чип-ключа. Завести двигатель помогает сенсор, распознающий отпечаток пальца владельца.

По заверениям производителей, благодаря использованию автоматической системы балансировки и стабилизации, наряду с полой конструкцией корпуса и применением для подводных крыльев технологии C-foil, которая страхует крылья от жестких ударов и поломки, полностью устраняется крен гидроцикла, а сам Quadrofoil остается непотопляемым. Для внештатных ситуаций в комплекте Quadrofoil все же предусмотрены весла, спасательные жилеты и свисток.

Массовому распространению электрических мотоциклов, как и электромобилей, до недавнего времени мешала проблема запаса хода. И если автопроизводители ее более-менее решили, то по-настоящему «дальнобойный» электроцикл на рынке долго не появлялся.

Австрийская компания Johammer взялась за дело всерьез, предложив покупателям модель JohammerJ1 с рекордным запасом хода долее 200 км. Ее главная изюминка – уникальная конструкция шасси. Маятниковая подвеска использована как сзади, так и спереди, причем шасси максимально занижено – центр тяжести мотоцикла находится всего в 350 мм от земли. Многим придется по вкусу оригинальный ретродизайн обтекателя JohammerJ1 – мотоцикл напоминает удивленную улитку, выглядывающую из своей раковины.

В 2020 году несколько компаний испытывают таких роботов. По некоторым прогнозам, начиная с 2020 года начнется коммерческое применение уличных роботов-курьеров. Одна из непростых задач для создателей таких роботов, — это разработка алгоритма, который бы позволял роботу находить свой путь в потоке людей, но так, чтобы исключить риск столкновения с ними, по-крайней мере, по вине робота.

Трудно недооценить эффективность использования наземных роботов-курьеров. Как ожидается, это приведет к снижению стоимости доставки по сравнению с использованием курьеров-людей, а значит, снизится себестоимость оказания услуги, что послужит дополнительным стимулом к внедрению таких устройств.

Перед доставкой летающими беспилотниками наземная доставка роботами имеет то явное преимущество, что ни груз, ни курьер не свалятся вам на голову даже в случае, если «что-то пойдет не так».

Конечно, важно еще посмотреть, как будет восприниматься этот робот в человеческом сообществе — воровство и вандализм никто не отменял. Не станут ли нападения на роботов слишком частыми? Готовы ли будут покупатели иметь дело с таким «робокурьером»? Скорее всего, проблемы окажутся решаемыми, и автономные робосистемы наземной доставки вскоре получат заметное распространие. По-крайней мере, в районах, где живут цивилизованные и здравомыслящие люди.

DRU, Domino’s Robotic Unit, Marathon Robotics

Робот-курьер для доставки пиццы. Автономный. Багажное отделение разблокируется вводом кода в мобильном приложении покупателя. Максимальная скорость — до 20 км/ч. Ориентация по GPS. Li-Ion — батарея. Зарядка от сети 220 В.

Starship Technologies, США

В Великобритании сервис еды Just Eat объявил о начале использования колесных шестиколесных роботов-курьеров, разработанных компанией Starship Technologies. Прошлым летом симпатичным машинкам устроили тестовый пробег по Лондону – они прошли более 8000 км без каких-либо инцидентов.

По словам разработчиков, во время испытаний в черте города люди предпочитали игнорировать роботов, и лишь незначительная часть прохожих проявляла к ним интерес. Пока что не было зафиксировано ни одного случая противоправных или агрессивных действий против робота.

Роботы автономны, умеют ориентироваться по карте и GPS, правильно переходить дорогу и избегать столкновений с препятствиями и пешеходами. Шестиколесный робот может перевозить до 18 килограммов груза со скоростью до 6,5 километра в час.

Эти небольшие автономные аппараты имеют на борту камеры, позволяющие следить за окружением. В случае необходимости операторы из командного центра могут взять управление на себя и даже обратиться через робота к прохожим. Отсек, содержащий груз, оборудован специальным кодовым замком, а код для его открытия передается клиенту электронным сообщением.

Устройства производства Starship Technologies займутся доставкой еды Just Eat и Pronto, отвезут курьерские посылки Hermes и устроятся на работу в супермаркеты Metro Group. Боты будут служить в точках общественного питания, специальных логистических хабах и супермаркетах в Лондоне, Дюссельдорфе, Берне и Гамбурге.

Пиццерия Pronto в Объединенном Королевстве использует для доставки курьеров на скутерах и велосипедах, но с радостью перейдет на роботов с электромоторами. Руководство компании собирается закупить сотни робо-курьеров до конца 2020 и тысячи — в 2020.

Электростатические двигатели

Притяжение и отталкивание заряженных тел приводит эти тела в движение. Обеспечив периодичность этого процесса, мы получим электростатический двигатель. Если подать высокое напряжение на лёгкую вертушку, она приходит в движение; мы объясняем, как она работает.

HTML-код для вставки

Еще видео на тему «Электростатические двигатели»

Измерить вес тела можно также пружинными весами (рис. 3). Груз давит на дно чаши и сжимает пружину внутри весов. Чем больше вес тела, тем больше сжатие пружины. Чтобы измерять вес, пружинные весы нужно предварительно проградуировать, используя эталонные грузы. Как возникает действие груза на пружинные весы? Известно, что все тела притягиваются Землей силой тяжести. Груз давит на чашу весов силой, равной по величине силе тяжести, которая уравновешивается пружиной. Эту силу называют весом тела.

Какое движение будет совершать лёгкий проводящий шарик, показанный на рисунке?

Какое явление лежит в основе работы электростатической вертушки?

Наглядное пособие. Электродвигатель.

Всех приветствую. Хочу немного отвлечь от Новогодних праздников. Представляю вам игрушку, которая является так же и наглядным пособием по урокам физики, раздел электричество. Содержит магниты, провода и потребляет электричество. Вы правильно догадались, это электродвигатель. Вещь настолько банальная и вхожая в нашу жизнь, что фактически не требует описания. Но тем, кто заинтересовался, прошу под кат.

В качестве пролога:
Когда выпала возможность выбрать что либо из товара, то я раздумывал недолго. Я давно точил зуб на это наглядное пособие, поскольку собирал аналогичное в детстве под руководством своего отца. И решил еще раз хоть на миг окунуться в детство.
Что и говорить, раньше и деревья были большие и трава зеленее, а вот с электрифицированными игрушками было не очень хорошо. Нет, безусловно в магазинах продавались, но гораздо приятнее было сделать своими руками. Поэтому очень популярны были различные технические кружки, где дети собирали вещи не похожие на магазинные, параллельно развивая различные творческие умения и навыки.
В конкретном случае с изготовлением электродвигателя в далеком 1986 году мне помогла

Немного теории:
Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.
В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение.
Принцип работы электродвигателя очень прост:
(нажмите на картинку, откроется анимация)

Вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором. Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.
Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.
В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Вернемся к нашему наглядному пособию:

Выдали трек, в пути 43 дня. Посылку забрал 31 декабря. Классический полиэтиленовый пакет без пузырей.

Но присутствует вспененный материал типа пенофола.

Открываем:
Внутри модель электромотора (Без батарей) и инструкция

Применение: Для изучения механики, электричества и магнетизма.

Название товара: Модель электромотора
Вес: прибл. 200г
Размер: полные 130х95х50мм

Основные моменты:
Для запуска двигателя надо повернуть якорь на 90 градусов и подключить источник тока напряжением 1.5-6 Вольт.
Пояснения к эскизу:
1 рама электродвигателя из пластмассы
2 якорь, который содержит в себе магнитопровод и обмотку
3 регулировочный винт (2 штуки) для фиксации вала
4 магнит из феррита (2 штуки) с обозначенными полюсами S и N
5 Металлическая рамка для установки магнита
6 Коллекторный узел
7 Щетки из латуни
8 Винтовые клеммы для подсоединения проводов

Набор для самостоятельной сборки содержит:
Фактически собранный корпус (размеры 90х95х50мм)

Щетки необходимо будет подогнуть у основания что бы они слегка прижимались к коллектору

Якорь в сборе
2х полюсный с одной обмоткой, разделенной на две части

Концы обмотки припаяны к ламелям якоря.

В торцах есть центровые отверстия для фиксации в корпусе

Два провода длиной 20 см и разные цветом. Красный для подключения плюса, синий для минуса

На концах провода обжаты клеммы для облегчения монтажа

Почему красный и синий?
«Тёплые» цвета спектра (от красного до жёлтого) принято относить к положительным (+) потенциалам, холодные (от зелёного до фиолетового) — к отрицательным.

Он пригодится для затягивания гаек при установке вала

Сборка проста:
Устанавливаем магниты как на картинке. Входят с натягом. При желании можно зафиксировать клеем

Устанавливаем якорь в сборе:
Для этого можно выкрутить регулировочный винт или поступить проще — слегка выгнуть рамку корпуса и вставить вал
Отрегулировать фиксацию вала регулировочными винтами и законтрить гайками. Вал должен свободно вращаться и не должен болтаться

Подсоединить провода и подать питание:
Якорь повернулся примерно на 45 градусов и встал. В инструкции указано что якорь надо повернуть на 90 градусов при запуске. Но это сделать затруднительно, поскольку железо якоря притягивает к магнитам.
Поэтому делаем так: Подсоединяем батарею и дергаем якорь рукой, помогая сделать ему пол оборота.
Ура, работает!

Потребляемый ток при напряжении 3.8В (один аккумулятор 18650) 1.6-1.7 А.
Обороты: нестабильные, около 2500.
После обкатки детали приработаются, снизится ток и слегка увеличатся обороты.

Выводы:
Полезное наглядное пособие. работает. Поможет школьнику 6го класса при изучении физики, раздел электричество. Лабораторные работы.
К сожалению конструкция не позволяет применить электромотор на практике.
Можно было бы порекомендовать сделать вал длиннее, как в обычных моторах, что бы можно с него было снимать мощность будь то винтом воздушным или например через ременную передачу.
Есть небольшая вибрация при работе — сказывается балансировка якоря. Но по столу не бегает, можно внимание не обращать.
Небольшой недостаток: «стартовать» двигатель приходится вручную, поскольку всего два полюса и одна обмотка. Если бы количество обмоток было три и более, то старт происходил бы автоматически. С другой стороны усложняется конструкция якоря, хоть и не сильно. Соответственно удорожание товара. Что в приоритете — решает производитель.

Для увеличения ресурса можно было бы проточить коллектор и смазать опорные винты смазкой. Для уменьшения оборотов можно добавить витков в обмотку. При этом уменьшится потребляемый ток.

upd Позже электромотор будет отдан в в центр детского творчества. Ну а я переключусь на что нибудь другое.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Исследовательский проект «Изучение действия электромагнита на основе создания электродвигателя из подручных средств»

Актуальность проектной работы определяется проблемой энергосбережения и экологии. Объект исследования: электромагнит. Предмет исследования: технология изготовления простейшего электродвигателя из подручных средств. Цель исследовательского проекта — изготовить модель электродвигателя. Для реализации данной цели было проведено изучение литературы электрическом токе и напряжении; рассмотрены приборы для получения электричества; установлена связь между электрическими и магнитными явлениями; создана модель электродвигателя. В процессе работы проводился теоретический анализ литературы, материалов и публикаций периодической печати, информационных источников сети Интернет по теме исследования; эксперимент по созданию модели электродвигателя поручными средствами. Практическая значимость проекта состоит в том, что он будет полезен на уроках окружающего мира, физики, во внеклассных мероприятиях как возможность создания учебного электродвигателя, предназначенного для изучения электромагнита. Принцип действия модели прост и может быть усвоен любым школьником, начинающим изучать физику. А сама модель практически ничего не стоит, так как всё необходимое имеется в быту. Изготавливать её можно из поручных средств за минуты или десятки минут. В работе предлагается проведение мастер-класса по изготовлению модели электродвигателя.

Занимательные эксперименты. Новая конструкция простейшего электродвигателя

Опубликовано Апр 10, 2013 | Нет комментариев

Соберем более устойчивую, изящную и компактную версию электромотора.

В качестве основы используем монтажную плату, что обеспечит нас устойчивым основанием и внутренними электрическими соединениями, в качестве каркаса для катушки батарею ААА.

В виде эксперимента намотаем всего лишь 5 витков провода, чтобы убедиться, будет ли работать наш электромотор с такой катушкой. Для удобства управления добавим выключатель тока.

Вот мотор в собранном виде, а вот и в рабочем состоянии. Как видите все работает.

Давайте выясним, как именно работает наш простейший электродвигатель. Когда по проводу любой катушки течет электрический ток, катушка становится электромагнитом. Электромагнит действует как обычный магнит. Он имеет северный и южный полюс и может притягивать и отталкивать другие магниты.

Наша катушка становится электромагнитом тогда, когда неизолированная половина выступающего провода катушки касается неизолированного держателя. В этот момент по катушке начинает течь ток, у катушки возникает северный полюс, который притягивается к южному полюсу постоянного магнита, и южный полюс, который отталкивается от южного полюса постоянного магнита.

Мы снимали изоляцию с верхней части провода, когда катушка стояла вертикально, поэтому полюса электромагнита будут направлены вправо и влево. А это значит, что полюса придут в движение, чтобы расположиться в одной плоскости с полюсами лежащего магнита, направленными вверх и вниз. Поэтому катушка повернется к магниту. Но при этом изолированная часть провода катушки коснется держателя, ток прервется, и катушка больше не будет электромагнитом. Она провернется по инерции дальше, вновь коснется неизолированной частью держателя и процесс повториться вновь и вновь, пока в батареях не кончится ток.

Каким образом можно заставить электромотор вращаться быстрее?

Один из способов добавить сверху еще один магнит.

Поднесите магнит во время вращения катушки, и случится одно из двух: или мотор остановится, или начнет вращаться быстрей. Выбор одного из двух вариантов будет зависеть от того, какой полюс нового магнита будет направлен к катушке. Только не забудьте придержать нижний магнит, а то магниты прыгнут друг к другу и разрушат хрупкую конструкцию!

Другой способ посадить на оси катушки маленькие стеклянные бусинки, что уменьшит трение катушки о держатели, а также лучше сбалансирует электродвигатель.

Существует еще много способов усовершенствования этой простой конструкции, но основная цель нами достигнута Вы собрали и полностью поняли, как работает простейший электродвигатель.

Подпишитесь на новые статьи сайта Электрик.Инфо через RSS

Сам себе электрик Домашняя мастерская Познавательные статьи Карта сайта

sibay-rb.ru

Принцип действия электродвигателя.

Электродвигательэто просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Существует несколько типов электродвигателей. Отметим два главных класса: AC и DC.

Электродвигатели класса AC (Alternating Current) требуют для работы источник переменного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой электрической розетке в доме).

Электродвигатели класса DC (Direct Current) требуют для работы источник постоянного тока или напряжения (такой источник Вы можете найти в любой батарейке).

Универсальные двигатели могут работать от источника любого типа.

Не только конструкция двигателей различна, различны способы контроля скорости и вращающего момента, хотя принцип преобразования энергии одинаков для всех типов.

Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя.

В основе конструкции электрического двигателя лежит эффект, обнаруженный Майклом Фарадеем в 1821 году: что взаимодействие электрического тока и магнита может вызывать непрерывное вращение. Один из первых двигателей, нашедших практическое применение, был двигатель Бориса Семеновича Якоби (1801 –1874), приводивший в движение катер с 12 пассажирами на борту. Однако для широкого использования электродвигателя необходим был источник дешевой электроэнергии — электромагнитный генератор.

Принцип работы электродвигателя очень прост: вращение вызывается силами магнитного притяжения и отталкивания, действующими между полюсами подвижного электромагнита (ротора) и соответствующими полюсами внешнего магнитного поля, создаваемого неподвижным электромагнитом (или постоянным магнитом) — статором.

Вращающаяся часть электрической машины называется ротором (или якорем), а неподвижная — статором. В простом электродвигателе постоянного тока блок катушки служит ротором, а постоянный магнит — статором.

Сложность заключается в том, чтобы добиться непрерывного вращения двигателя. А для этого надо сделать так, чтобы полюс подвижного электромагнита, притянувшись к противоположному полюсу статора, автоматически менялся на противоположный — тогда ротор не замрет на месте, а повернется дальше — по инерции и под действием возникшего в этот момент отталкивания.

Для автоматического переключения полюсов ротора служит коллектор. Он представляет собой пару закрепленных на валу ротора пластин, к которым подключены обмотки ротора. Ток на эти пластины подается через токоснимающие контакты (щетки). При повороте ротора на 180° пластины меняются местами — это автоматически меняет направление тока и, следовательно, полюсы подвижного электромагнита. Так как одноименные полюсы взаимно отталкиваются, катушка продолжает вращаться, а ее полюсы притягиваются к соответствующим полюсам на другой стороне магнита.

Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки). Ток проходит по рамке, расположенной между полюсами постоянного магнита. Взаимодействие магнитных полей рамки с током и магнита заставляет рамку поворачиваться. После каждого полуоборота коллектор переключает контакты рамки, подходящие к батарейке, и поэтому рамка вращается.

В некоторых двигателях для создания магнитного поля вместо постоянного магнита служит электромагнит. Витки проволоки такого электромагнита называются обмоткой возбуждения.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д. и т. п. Ну а электродвигатели, применяемые в промышленности, можно перечислять бесконечно. Диапазон физических размеров – от размера со спичечную головку до размера локомотивного двигателя.

Показанный ниже промышленный электродвигатель работает и на постоянном, и на переменном токе. Его статор – это электромагнит, создающий магнитное поле. Обмотки двигателя поочередно подключаются через щетки к источнику питания. Одна за другой они поворачивают ротор на небольшой угол, и ротор непрерывно вращается.

Электроизмерительные приборы — класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин.

Группа электромагнитных приборов является наиболее распространенной. Принцип их действия, использованный впервые еще Ф. Кольраушем в 1884 году, основан на перемещении подвижной железной части под влиянием магнитного потока, создаваемого катушкой, по которой пропускается ток. Практическое осуществление этого принципа отличается разнообразием.

Ориентирующее действие магнитного поля на контур с током используют в электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы – амперметрах, вольтметрах и др.

Устройство прибора магнитоэлектрической системы

Измерительный прибор магнитоэлектрической системы устроен следующим образом.

Берут лёгкую алюминиевую рамку 2 прямоугольной формы, наматывают на неё катушку из тонкого провода. Рамку крепят на двух полуосях О и О», к которым прикреплена также стрелка прибора 4. Ось удерживается двумя тонкими спиральными пружинами 3. Силы упругости пружин, возвращающие рамку к положению равновесия в отсутствие тока, подобраны такими, чтобы были пропорциональными углу отклонения стрелки от положения равновесия. Катушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечниками формы полого цилиндра. Внутри катушки располагают цилиндр 1 из мягкого железа. Такая конструкция обеспечивает радиальное направление линий магнитной индукции в области нахождения витков катушки (см рисунок).

В результате при любом положении катушки силы, действующие на нее со стороны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоянны. Векторы F и –F изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и поворачивающие ее. Катушка с током поворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в рамке в 2 раза, рамка повернётся на угол, вдвое больший. Это происходит потому, что F m

Силы, действующие на рамку с током прямо пропорциональны силе тока, то есть можно, проградуировав прибор, измерять силу тока в рамке.

Точно так же можно прибор настроить на измерение напряжения в цепи, если проградуировать шкалу в вольтах, причём сопротивление рамки с током должно быть выбрано очень большим по сравнению с сопротивлением участка цепи, на котором измеряем напряжение.

Работа электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

Сегодня мы не можем обойтись без автомобилей. Однако все они разные по внешнему виду, размеру и мощности но принцип работы двигателя в основном одинаков. Именно сегодня речь пойдёт о работе двигателя. Ведь, наверное, многие интересовались принципом его работы. Двигатель – это сложный механизм, но мы разберёмся в основных, главных его элементах.

Существует два основных типа двигателей: двухтактные и четырехтактные. В двухтактных двигателях все рабочие циклы (процессы впуска топливной смеси, выпуска отработанных газов, продувки) происходят в течении одного оборота коленвала за два основных такта. У двигателей такого типа отсутствуют клапаны (как в четырехтактных ДВС), их роль выполняет поршень, который при своем перемещении закрывает впускные, выпускные и продувочные окна. Поэтому они более просты в конструкции.

Мощность двухтактного двигателя при одинаковых размерах цилиндра и частоте вращения вала теоретически в два раза больше четырехтактного за счет большего числа рабочих циклов. Однако неполное использование хода поршня для расширения, худшее освобождение цилиндра от остаточных газов и затраты части вырабатываемой мощности на продувку приводят практически к увеличению мощности только на 60. 70%.

Итак, рассмотрим конструкцию двухтактного ДВС, показанную на рисунке 1:

Двигатель состоит из картера, в который на подшипниках с двух сторон установлен коленчатый вал и цилиндра. Внутри цилиндра движется поршень — металлический стакан, опоясанный пружинящими кольцами (поршневые кольца), вложенными в канавки на поршне. Поршневые кольца не пропускают газов, образующихся при сгорании топлива, в промежутке между поршнем и стенками цилиндра. Поршень снабжен металлическим стержнем — пальцем, он соединяет поршень с шатуном. Шатун передаёт прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Далее уже, в частности на мотороллере, вращательное движение передается на вариатор.

Смазка всех трущихся поверхностей и подшипников внутри двухтактных двигателей происходит с помощью топливной смеси, в которое подмешано необходимое количество масла. Из рисунка 1 видно, что топливная смесь (желтый цвет) попадает и в кривошипную камеру двигателя (это та полость, где закреплен и вращается коленчатый вал), и в цилиндр. Смазки там нигде нет, а если бы и была, то смылась топливной смесью. Вот по этой причине масло и добавляют в определенной пропорции к бензину. Тип масла используется специальный, именно для двухтактных двигателей. Оно должно выдерживать высокие температуры и сгорая вместе с топливом оставлять минимум зольных отложений. Теперь о принципе работы. Весь рабочий цикл в двигателе осуществляется за два такта.

1. Такт сжатия. Поршень перемещается от нижней мертвой точки поршня (в этом положении поршень находится на рис. 2, далее это положение называем сокращенно НМТ) к верхней мертвой точке поршня (положение поршня на рис.3, далее ВМТ), перекрывая сначала продувочное 2, а затем выпускное 3 окна. После закрытия поршнем выпускного окна в цилиндре начинается сжатие ранее поступившей в него горючей смеси. Одновременно в кривошипной камере 1 вследствие ее герметичности и после того как поршень перекрывает продувочные окна 2, под поршнем создается разряжение, под действием которого из карбюратора через впускное окно и открывающийся клапан поступает горючая смесь в кривошипную камеру.

2. Такт рабочего хода. При положении поршня около ВМТ сжатая рабочая смесь (1 на рис. 3) воспламеняется электрической искрой от свечи, в результате чего температура и давление газов резко возрастают. Под действием теплового расширения газов поршень перемещается к НМТ, при этом расширяющиеся газы совершают полезную работу. Одновременно, опускаясь вниз, поршень создает высокое давление в кривошипной камере (сжимая топливовоздушную смесь в ней). Под действием давления клапан закрывается, не давая таким образом горючей смеси снова попасть во впускной коллектор и затем в карбюратор.

Когда поршень дойдет до выпускного окна (1 на рис. 4), оно открывается и начнется выпуск отработавших газов в атмосферу, давление в цилиндре понижается. При дальнейшем перемещении поршень открывает продувочное окно (1 на рис. 5) и сжатая в кривошипной камере горючая смесь поступает по каналу (2 на рис. 5), заполняя цилиндр и осуществляя продувку его от остатков отработавших газов.

Стоит упомянуть о принципе зажигания. Так как топливной смеси нужно время для воспламенения, искра на свече появляется чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ. В идеале, чем быстрей движения поршня, тем раньше должно быть зажигание, потому что поршень от момента искры быстрее доходит до ВМТ. Существуют механические и электронные устройства, меняющие угол зажигания в зависимости от оборотов двигателя. Практически у мотороллеров до 2000 г.в. таких систем не было и угол опережения зажигания был установлен в расчете на оптимальные обороты. На некоторых же скутерах, например Honda Dio ZX AF35, установлен электронный коммутатор с динамическим опережением. С ним двигатель развивает больше мощности.

Преимущества четырёхтактных двигателей

* Более чистый выхлоп.

* Не требуется сложная выхлопная система.

* Меньший шум. * Не нужно предварительно смешивать масло с бензином

Преимущества двухтактных двигателей

* Отсутствие громоздких систем смазки и газораспределения у бензиновых вариантов.

* Большая мощность в пересчёте на 1 литр рабочего объёма.

* Проще и дешевле в изготовлении

В 1821 г., исследуя взаимодействие проводников с током и магнитов, Фарадей установил, что электрический ток, проходящий по проводнику, может заставить этот проводник совершать вращение вокруг магнита или вызывать вращение магнита вокруг проводника. Этот опыт доказал принципиальную возможность построения электродвигателя.

Возможность превращения электрической энергии в механическую была показана и во многих других экспериментах. Так, в книге П. Барлоу «Исследование магнитных притяжений», опубликованной в 1824 г., описывалось устройство, известное под названием «колёса Барлоу».

Колесо Барлоу по принципу действия представляло собой однополярную электрическую машину, работавшую в двигательном режиме: в результате взаимодействия магнитного поля постоянных магнитов и тока, проходящего через оба медных зубчатых колеса, сидящих на одной оси, колеса начинают быстро вращаться в одном и том же направлении. Барлоу установил, что перемена контактов или перемена положения полюсов магнитов немедленно вызывает перемену направления вращения колес.

В качестве примера другой конструкции электродвигателя может служить прибор, описанный в 1833 г. английским ученым У. Риччи. Магнитное поле в этом двигателе создавалось постоянным неподвижным подковообразным магнитом. Между этими полюсами на вертикальной оси помещался электромагнит, по обмотке которого пропускался ток. Направление тока периодически изменялось коммутатором. Взаимодействие полюсов постоянного магнита и электромагнита приводило к вращению электромагнита вокруг оси. Однако этот электродвигатель вследствие своей примитивной конструкции и незначительной мощности не мог иметь практического значения.

В приборе американского физика Дж. Генри изменение полярности электромагнита происходило за счет перемены направления протекающего по его обмотке тока. Оно приводило электромагнит в равномерное качательное движение. В модели, построенной самим Генри, электромагнит совершал 75 качаний в минуту. Мощность двигателей подобного типа была очень небольшой, примерно 0,05 Вт.

В 1834-1860 гг. появлялись конструкции с вращательным движением явно полюсного якоря. Вращающий момент на валу таких двигателей обычно был резко пульсирующим.

Наиболее важные работы по конструированию электродвигателей принадлежат русскому ученому Б. С. Якоби. Изучая конструкции электродвигателей своих предшественников, в которых было осуществлено возвратно-поступательное или качательное движение якоря, Якоби отозвался об одном из них: «такой прибор будет не больше, чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов» и что «его нельзя будет применять в большом масштабе с какой-нибудь экономической выгодой». Поэтому он направил свое внимание на построение более мощного электродвигателя с вращательным движением якоря.

В 1834 г. Якоби построил и описал электродвигатель, который действовал на принципе притяжения и отталкивания между электромагнитами. Этот двигатель имел две группы П-образных электромагнитов, одна из которых располагалась на неподвижной раме, а другая аналогичная группа — на вращающемся диске. В качестве источника тока для питания электромагнитов была применена батарея гальванических элементов. Для попеременного изменения полярности подвижных электромагнитов служил коммутатор.

Первый свой электродвигатель Якоби построил в мае 1834 г., а в ноябре того же года он представил Парижской академии наук сообщение об этом устройстве. Оно было прочитано на заседании Академии в декабре 1834 г. и сразу же опубликовано.

В 1837 г. американский техник Т. Девенпорт также построил электродвигатель с непосредственным вращением якоря, где взаимодействовали подвижные электромагниты с неподвижными постоянными магнитами.

Электродвигатели постоянного тока применяют в тех электроприводах, где требуется большой диапазон регулирования скорости, большая точность поддержания скорости вращения привода, регулирования скорости вверх от номинальной.

Как устроены электродвигатели постоянного тока

Работа электрического двигателя постоянного тока основана на явлении электромагнитной индукции. Из основ электротехники известно, что на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует сила, определяемая по правилу левой руки:

где I — ток, протекающий по проводнику, В — индукция магнитного поля; L — длина проводника.

При пересечении проводником магнитных силовых линий машины в нем наводится электродвижущая сила, которая по отношению к току в проводнике направлена против него, поэтому она называется обратной или противодействующей (противо-э. д. с). Электрическая мощность в двигателе преобразуется в механическую и частично тратится на нагревание проводника.

Конструктивно все электрические двигатели постоянного тока состоят из индуктора и якоря, разделенных воздушным зазором.

Индуктор электродвигателя постоянного тока служит для создания неподвижного магнитного поля машины и состоит из станины, главных и добавочных полюсов. Станина служит для крепления основных и добавочных полюсов и является элементом магнитной цепи машины. На главных полюсах расположены обмотки возбуждения, предназначенные для создания магнитного поля машины, на добавочных полюсах — специальная обмотка, служащая для улучшения условий коммутации.

Якорь электродвигателя постоянного тока состоит из магнитной системы, собранной из отдельных листов, рабочей обмотки, уложенной в пазы, и коллектора служащего для подвода к рабочей обмотке постоянноготока.

Коллектор представляет собой цилиндр, насаженный на вал двигателя и избранный из изолированных друг от друга медных пластин. На коллекторе имеются выступы-петушки, к которым припаяны концы секций обмотки якоря. Съем тока с коллектора осуществляется с помощью щеток, обеспечивающих скользящий контакт с коллектором. Щетки закреплены в щеткодержателях, которые удерживают их в определенном положении и обеспечивают необходимое нажатие щетки на поверхность коллектора. Щетки и щеткодержатели закреплены на траверсе, связанной с корпусом электродвигателя.

Коммутация в электродвигателях постоянного тока

В процессе работы электродвигателя постоянного тока щетки, скользя по поверхности вращающегося коллектора, последовательно переходят с одной коллекторной пластины на другую. При этом происходит переключение параллельных секций обмотки якоря и изменение тока в них. Изменение тока происходит в то время, когда виток обмотки замкнут щеткой накоротко. Этот процесс переключения и явления, связанные с ним, называются коммутацией.

В момент коммутации в короткозамкнутой секции обмотки под влиянием собственного магнитного поля наводится э. д. с. самоиндукции. Результирующая э. д. с. вызывает в короткозамкнутой секции дополнительный ток, который создает неравномерное распределение плотности тока на контактной поверхности щеток. Это обстоятельство считается основной причиной искрения коллектора под щеткой. Качество коммутации оценивается по степени искрения под сбегающим краем щетки и определяется по шкале степеней искрения.

Способы возбуждения электродвигателей постоянного тока

Под возбуждением электрических машин понимают создание в них магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя.

По способу возбуждения электрические двигатели постоянного тока делят на четыре группы:

1. С независимым возбуждением, у которых обмотка возбуждения НОВ питается от постороннего источника постоянного тока.

2. С параллельным возбуждением (шунтовые), у которых обмотка возбуждения ШОВ включается параллельно источнику питания обмотки якоря.

3. С последовательным возбуждением (сериесные), у которых обмотка возбуждения СОВ включена последовательно с якорной обмоткой.

4. Двигатели со смешаным возбуждением (компаундные), у которых имеется последовательная СОВ и параллельная ШОВ обмотки возбуждения.

Пуск двигателей постоянного тока

В начальный момент пуска двигателя якорь неподвижен и противо-э. д. с. инапряжение в якоре равна нулю, поэтому Iп = U / Rя.

Сопротивление цепи якоря невелико, поэтому пусковой ток превышает в 10 — 20 раз и более номинальный. Это может вызвать значительные электродинамические усилия в обмотке якоря и чрезмерный ее перегрев, поэтому пуск двигателя производят с помощью пусковых реостатов — активных сопротивлений, включаемых в цепь якоря.

Двигатели мощностью до 1 кВт допускают прямой пуск.

Величина сопротивления пускового реостата выбирается по допустимому пусковому току двигателя. Реостат выполняют ступенчатым для улучшения плавности пуска электродвигателя.

В начале пуска вводится все сопротивление реостата. По мере увеличения скорости якоря возникает противо-э. д. с, которая ограничивает пусковые токи. Постепенно выводя ступень за ступенью сопротивление реостата из цепи якоря, увеличивают подводимое к якорю напряжение. Частоту вращения электродвигателя постоянного тока можно регулировать тремя путями: изменением потока возбуждения электродвигателя, изменением подводимого к электродвигателю напряжения и изменением сопротивления в цепи якоря.

Наиболее широкое применение получили первые два способа регулирования, третий способ применяют редко: он неэкономичен, скорость двигателя при этом значительно зависит от колебаний нагрузки.Механические характеристики электродвигателя постоянного тока при различных способах регулирования частоты вращения

Жирная прямая — это естественная зависимость скорости от момента на валу, или, что то же, от тока якоря. Прямая естественной механической характеристики несколько отклоняется от горизонтальном штриховой линии. Это отклонение называют нестабильностью, нежесткостью, иногда статизмом. Группа непаралельных прямых I соответствует регулированию скорости возбуждением, параллельные прямые II получаются в результате изменения напряжения якоря, наконец, веер III — это результат введения в цепь якоря активного сопротивления.

Величину тока возбуждения двигателя постоянного тока можно регулировать с помощью реостата или любого устройства, активное сопротивление которого можно изменять по величине, например транзистора. При увеличении сопротивления в цепи ток возбуждения уменьшается, частота вращения двигателя увеличивается. При ослаблении магнитного потока механические характеристики располагаются выше естественной (т. е. выше характеристики при отсутствии реостата). Повышение частоты вращения двигателя вызывает усиление искрения под щетками. Кроме того, при работе электродвигателя с ослабленным потоком уменьшается устойчивость его работы, особенно при переменных нагрузках на валу. Поэтому пределы регулирования скорости таким способом не превышают 1,25 — 1,3 от номинальной.

Регулирование изменением напряжения требует источника постоянного тока, например генератора или преобразователя. Такое регулирование используют во всех промышленных системах электропривода: генератор — двигатель постоянного тока (Г — ДПТ), электромашинный усилитель — двигатель постоянного тока (ЭМУ — ДПТ), магнитный усилитель — двигатель постоянного тока (МУ — ДПТ), тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока (Т — ДПТ).

Торможение электродвигателей постоянного тока

В электроприводах с электродвигателями постоянного тока применяют три способа торможения: динамическое, рекуперативное и торможение противовключением.

Динамическое торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется путем замыкания обмотки якоря двигателя накоротко или через резистор. При этом электродвигатель постоянного тока начинает работать как генератор, преобразуя запасенную им механическую энергию в электрическую. Эта энергия выделяется в виде тепла в сопротивлении, на которое замкнута обмотка якоря. Динамическое торможение обеспечивает точный останов электродвигателя.

Рекуперативное торможение электродвигателя постоянного тока осуществляется в том случае, когда включенный в сеть электродвигатель вращается исполнительным механизмом со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода. Тогда э. д. с, наведенная в обмотке двигателя, превысит значение напряжения сети, ток в обмотке двигателя изменяет направление на противоположное. Электродвигатель переходит на работу в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть. Одновременно на его валу возникает тормозной момент. Такой режим может быть получен в приводах подъемных механизмов при опускании груза, а также при регулировании скорости двигателя и во время тормозных процессов в электроприводах постоянного тока.

Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока является наиболее экономичным способом, так как в этом случае происходит возврат в сеть электроэнергии. В электроприводе металлорежущих станков этот способ применяют при регулировании скорости в системах Г — ДПТ и ЭМУ — ДПТ.

Торможение противовключением электродвигателя постоянного тока осуществляется путем изменения полярности напряжения и тока в обмотке якоря. При взаимодействии тока якоря с магнитным полем обмотки возбуждения создается тормозной момент, который уменьшается по мере уменьшения частоты вращения электродвигателя. При уменьшении частоты вращения электродвигателя до нуля электродвигатель должен быть отключен от сети, иначе он начнет разворачиваться в обратную сторону.

Принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем был продемонстрирован британским учёным Майклом в 1821 и состоял из свободно висящего провода, окунающегося в ртуть. Постоянный магнит был установлен в середине ванны со ртутью. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется в школьных классах физики, вместо токсичной ртути используют рассол. Это — самый простой вид из класса электрических двигателей. Последующим усовершенствованием является . Оно было демонстрационным устройством, непригодным в практических применениях из-за ограниченной мощности.

Изобретатели стремились создать электродвигатель для производственных нужд. Они пытались заставить железный сердечник двигаться в поле электромагнита возвратно-поступательно, то есть так, как движется поршень в цилиндре паровой машины. Русский ученый Б. С. Якоби пошел иным путем. В 1834 г. он создал первый в мире практически пригодный электродвигатель с вращающимся якорем и опубликовал теоретическую работу «О применении электромагнетизма для приведения в движение машины». писал, что его двигатель несложен и «дает непосредственно круговое движение, которого гораздо легче преобразовать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное».

Вращательное движение якоря в двигателе Якоби происходило вследствие попеременного притяжения и отталкивания электромагнитов. Неподвижная группа U-образных электромагнитов питалась током непосредственно от гальванической батареи, причем направление тока в этих электромагнитах оставалось неизменным. Подвижная группа электромагнитов была подключена к батарее через коммутатор, с помощью которого направление тока в каждом электромагните изменялось раз за один оборот диска. Полярность электромагнитов при этом соответственно изменялась, а каждый из подвижных электромагнитов попеременного притягивался и отталкивался соответствующим неподвижным электромагнитом: вал двигателя начинал вращаться. Мощность такого двигателя составляла всего 15 Вт. Впоследствии Якоби довел мощность электродвигателя до 550 Вт. Этот двигатель был установлен сначала на лодке, а позже на железнодорожной платформе.

В 1839 г. Якоби построил лодку с электромагнитным двигателем, который от 69 элементов Грове развивал 1 лошадиную силу и двигал лодку с 14 пассажирами по Неве против течения. Это было первое применение электромагнетизма к передвижению в больших размерах.

Статор — неподвижная часть электрической , лопаточной ротором . В моем случае, роль статора играет Батарейка. Статор имеет два полюса.

Электродвигатели используются повсюду. Даже дома вы можете обнаружить огромное количество электродвигателей. Электродвигатели используются в часах, в вентиляторе микроволновой печи, в стиральной машине, в компьютерных вентиляторах, в кондиционере, в соковыжималке и т. д.

Принцип работы электродвигателя

Электродвигатель – это просто устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую.

В основе этого преобразования лежит магнетизм. В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты, кроме того, используются магнитные свойства различных материалов, чтобы создавать эти удивительные устройства.

Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела или отдающие её рабочему телу . Ротор выполняется в виде барабанов, дисков, колёс (в моем случае – кольцо). Ротор тесно связан с понятием статора . ротор имеет минимум одну пару полюсов (как и статор, так как в противном случае работа двигателя невозможна)

Статор — неподвижная часть электрической , лопаточной и другой машины, взаимодействующая с подвижной частью — ротором . В моем случае, роль статора играет Батарейка). Статор имеет два полюса.

Исследовательская работа на тему:«Электродвигатель» Работу выполнил: ученик 9 класса МОУ «Гимназия №1 г. Майского» Головчанский Сергей Руководитель: учитель физики МОУ «Гимназия №1 г. Майского» Журавлёв Александр Михайлович

Объект исследования: электрический двигатель.Предмет исследования: уровень использования его в современном обществе благодаря его техническим характеристикам.Цель: самостоятельно изготовить модели электродвигателей, являющиеся стартовой точкой создания современных электродвигателей, и экспериментально определить коэффициент полезного действия модели учебного электродвигателя.Задачи:- изучить принципы работы электродвигателя;- познакомиться с историей развития электродвигателя;- выяснить физические основы работы электродвигателя; — изготовить модели электродвигателей;- рассчитать коэффициент полезного действия электродвигателя.

ИСТОРИЧЕСКИЙ ПУТЬ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ Якоби Б. С. 1834 год создал первый в мире практически пригодный электродвигатель с вращающимся якорем Майкл Фарадей 1821 год продемонстрировал принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем Питер Барлоу 1824 колесо Барлоу не имело практического значения и осталось до сегодняшнего дня лабораторным демонстрационным прибором

Физика работы электродвигателяПравило левой руки Магнитное поле – это форма материи, окружающая движущиеся электрические заряды. Впервые термин «магнитное поле» был введен в 1845 году английским физиком Фарадеем. Сила, с которой магнитное поле действует на проводник с током, называется силой Ампера. Направление вектора силы Ампера определяется правилом левой руки.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В электрических двигателях для преобразования электрической энергии в механическую используется действие силы Ампера. Коэффициент полезного действия мощных электрических двигателей достигает 98 %. Такого высокого КПД не имеет никакой другой двигатель.

Эффективность преобразования электродвигателем электрической энергии

Основные выводы работе 1. Самый маленький электрический двигатель в мире изготовил Н. Сядристый. Двигатель имеет 15 деталей, однако размеры его в 4 раза меньше макового зернышка! 2.Самые большие электрические двигатели постоянного тока используются для привода гребных винтов российских атомных ледоколов “Сибирь” и “Арктика”. Мощность двигателя 176 000 кВт, КПД – 0,95. 3. Пробуя самостоятельно изготовить тот или иной прибор, я обнаружил, что каждый из них имеет свои «секреты», без знания которых устройства просто не будут работать. 4.Проведя большую работу по изучению литературы о создании первых электродвигателей, о физических принципах их работы, о внедрении их сегодня во все отрасли жизни, я могу с уверенностью сказать, что электродвигатель действительно является современным альтернативным изобретением.

    Введение
  • 1 Принцип действия
  • 2 Классификация электродвигателей
    • 2.1 Двигатели постоянного тока
    • 2.2 Двигатели переменного тока
    • 2.3
  • 3 История Примечания

Введение

Электродвигатели разной мощности (750 Вт, 25 Вт, к CD-плееру, к игрушке, к дисководу). Батарейка «Крона» дана для сравнения

Электрический двигатель — это электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла.

1. Принцип действия

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из статора (неподвижной части) и ротора (якоря в случае машины постоянного тока) (подвижной части), электрическим током (или также постоянными магнитами) в которых создаются неподвижные и/или вращающиеся магнитные поля.

Статор — неподвижная часть электродвигателя, чаще всего — внешняя. В зависимости от типа двигателя, может создавать неподвижное магнитное поле и состоять из постоянных магнитов и/или электромагнитов, либо генерировать вращающееся магнитное поле (и состоять из обмоток, питаемых переменным током).

Ротор — подвижная часть электродвигателя, чаще всего располагаемая внутри статора.

Ротор может состоять из:

  • постоянных магнитов;
  • обмоток на сердечнике (подключаемых через щёточно-коллекторный узел);
  • короткозамкнутой обмотки («беличье колесо» или «беличья клетка»), в которой токи возникают под действием вращающегося магнитного поля статора).

Взаимодействие магнитных полей статора и ротора создает вращающий момент, приводящий в движение ротор двигателя. Так происходит преобразование электрической энергии, подаваемой на обмотки двигателя, в механическую (кинетическую) энергию вращения. Полученную механическую энергию можно использовать приводя в движение механизмы.

2. Классификация электродвигателей

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные и магнитоэлектрические . У двигателей первой группы вращающей момент создается вследствие гистерезиса при перемагничивании ротора. Данные двигатели не являются традиционными и не широко распространены в промышленности.

Наиболее распространены магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока (также существуют универсальные двигатели , которые могут питаться обоими видами тока).

2.1. Двигатели постоянного тока

Двигатель постоянного тока в разрезе. Справа расположен коллектор с щётками

Двигатель постоянного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется постоянным током. Данная группа двигателей в свою очередь по наличию щёточно-коллекторного узла подразделяется на:

  1. коллекторные двигатели;
  2. бесколлекторные двигатели.

Щёточно-коллекторный узел обеспечивает электрическое соединение цепей вращающейся и неподвижной части машины и является наиболее ненадежным и сложным в обслуживании конструктивным элементом :27 .

По типу возбуждения коллекторные двигатели можно разделить на:

  1. двигатели с возбуждением от электромагнитов;
  2. двигатели с возбуждением от постоянных магнитов.

Двигатели первой группы содержат обмотки возбуждения, которые запитываются электрическим током, при этом возможны различные способы их подключения:

  1. параллельное соединение обмоток возбуждения и якоря;
  2. последовательное соединение обмоток возбуждения и якоря;
  3. смешанное соединение обмоток возбуждения и якоря.

Бесколлекторные двигатели (вентильные двигатели ) — электродвигатели, выполненные в виде замкнутой системы с использованием датчика положения ротора, системы управления (преобразователя координат) и силового полупроводникового преобразователя (инвертора). Принцип работы данных двигателей аналогичен принципу работы синхронных двигателей :28 .

2.2. Двигатели переменного тока

Трехфазные асинхронные двигатели

Двигатель переменного тока — электрический двигатель, питание которого осуществляется переменным током. По принципу работы эти двигатели разделяются на синхронные и асинхронные двигатели . Принципиальное различие состоит в том, что в синхронных машинах первая гаромника магнитодвижущей силы статора движется со скорость вращения ротора, а у асинхронных — всегда должна быть разница скоростей.

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше) :28 .

Существуют синхронные двигатели с дискретным угловым перемещением ротора — шаговые двигатели . У них заданное положение ротора фиксируется подачей питания на соответствующие обмотки. Переход в другое положение осуществляется путём снятия напряжения питания с одних обмоток и передачи его на другие. Ещё один вид синхронных двигателей — вентильный реактивный электродвигатель, питание обмоток которого формируется при помощи полупроводниковых элементов.

Асинхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, в котором частота вращения ротора отличается от частоты вращающего магнитного поля, создаваемого питающим напряжением. Эти двигатели наиболее распространены в настоящее время.

По количеству фаз двигатели переменного тока подразделяются на:

  • однофазные — запускаются вручную, или имеют пусковую обмотку, или имеют фазосдвигающую цепь;
  • двухфазные — в том числе конденсаторные;
  • трёхфазные;
  • многофазные;

2.3. Универсальный коллекторный двигатель

Универсальный коллекторный двигатель — коллекторный электродвигатель, который может работать и на постоянном токе и на переменном токе. Двигатели переменного тока с питанием от промышленной сети 50 гц не позволяют получить частоту вращения выше 3000 об/мин. Поэтому для получения высоких частот применяют коллекторный электродвигатель, который к тому же получается легче и меньше двигателя переменного тока той же мощности или применяют специальные передаточные механизмы, изменяющие кинематические параметры механизма до необходимых нам (мультипликаторы). При применении преобразователей частоты или наличии сети повышенной частоты (100, 200, 400 гц) двигатели переменного тока оказываются легче и меньше коллекторных двигателей (коллекторный узел иногда занимает половину пространства). Ресурс асинхронных двигателей переменного тока гораздо выше, чем у коллекторных, и определяется состоянием подшипников и изоляции обмоток.

Синхронный двигатель с датчиком положения ротора и инвертором является электронным аналогом коллекторного двигателя постоянного тока.

3. История

Принцип преобразования электрической энергии в механическую энергию электромагнитным полем был продемонстрирован британским учёным Майклом Фарадеем в 1821 и состоял из свободно висящего провода, окунающегося в пул ртути. Постоянный магнит был установлен в середине пула ртути. Когда через провод пропускался ток, провод вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывал циклическое магнитное поле вокруг провода. Этот двигатель часто демонстрируется в школьных классах физики, вместо токсичной ртути используют рассол. Это — самый простой вид из класса электрических двигателей. Последующим усовершенствованием является Колесо Барлоу. Оно было демонстрационным устройством, непригодным в практических применениях из-за ограниченной мощности. Изобретатели стремились создать электродвигатель для производственных нужд. Они пытались заставить железный сердечник двигаться в поле электромагнита возвратно-поступательно, т.е. так, как движется поршень в цилиндре паровой машины. Русский ученый Б.С. Якоби пошел иным путем. В 1834 г. он создал первый в мире практически пригодный электродвигатель с вращающимся якорем и опубликовал теоретическую работу «О применении электромагнетизма для приведения в движение машины». Б.С. Якоби писал, что его двигатель несложен и «дает непосредственно круговое движение, которого гораздо легче преобразовать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное».

Вращательное движение якоря в двигателе Якоби происходило вследствие попеременного притяжения и отталкивания электромагнитов. Неподвижная группа U-образных электромагнитов питалась током непосредственно от гальванической батареи, причем направление тока в этих электромагнитах оставалось неизменным. Подвижная группа электромагнитов была подключена к батарее через комутатор, с помощью которого направление тока в каждом электромагните изменялось раз за один оборот диска. Полярность электромагнитов при этом соответственно изменялась, а каждый из подвижных электромагнитов попеременного притягивался и отталкивался соответствующим неподвижным электромагнитом: вал двигателя начинал вращаться. Мощность такого двигателя составляла всего 15 Вт. Впоследствии Якоби довел мощность электродвигателя до 550 Вт. Этот двигатель был установлен сначала на лодке, а позже на железнодорожной платформе.

13 сентября 1838 г. лодка с 12 пассажирами поплыла по Неве против течения со скоростью около 3 км/ч. Лодка была снабжена колесами с лопастями. Колеса приводились во вращение электрическим двигателем, который получал ток от батареи из 320 гальванических элементов. Так впервые электрический двигатель появился на судне.

Занимательные эксперименты. по-особенному Новая конструкция простейшего электродвигателя

Не пропустите свежие статьи этого сайта — удобная подписка по E-mail.

Электротехника и основы электроники — Обучающий курс по электротехнике и электронике на DVD-диске. Просто о сложном. Доступно изложенные теоретические вопросы удачно дополнены практическими опытами и экспериментами. Более 8 часов видео. Реально работающая методика! Все подробности — здесь.

Другие статьи по этой теме: Как сделать простейший электродвигатель за десять минут Устройство и принцип работы простейшего электродвигателя Как обнаружить короткозамкнутые витки Как из магнитного пускателя сделать трансформатор Электротехнические рекорды из книги Гиннеса Асинхронные микродвигатели Как определить число витков обмоток трансформатора Как сделать электронную спичку Как правильно выбрать электросчетчик? Хитрый пробник вместо тестера

Краткое описание представляемого проекта Описание товара, технологии, продукта, услуги (далее — продукт)

Разработан асинхронный электродвигатель, обладающий характеристиками, недостижимыми для всех известных электрических машин. По сравнению с электродвигателями той же массы, он имеет улучшенные параметры и новые функциональные свойства, проявляющиеся на всех эксплуатационных режимах:

Другие новости по теме:

На предприятии «Автоматизированные системы и комплексы» (г. Екатеринбург) осуществлена инновационная разработка энергосберегающего промышленного широкорегулируемого асинхронного электродвигатель переменного тока нового поколения. Актуальность совершенствования систем электроприводов обусловлена их значительной долей в балансе электропотребления, дефицитом генерирующих мощностей, ростом стоимости электроэнергии и ужесточением требований к обеспечению энергетической и электромагнитной совместимости элементов системы производства и электромеханического преобразования энергии.

Занимательные опыты и эксперименты в домашних условиях

Многие из представленных опытов можно проводить в домашних условиях. Это касается как простых химических опытов, так и занимательных физических экспериментов. Проводя опыты дома, не забудьте о мерах предосторожности, особенно если за опытами будут наблюдать дети.

Все эксперименты носят обучающий характер, несмотря на использовании в них, зачастую, простых обыденных предметов, например, опыты с атмосферным давлением, холодной и горячей водой, газировкой и т.д. Ведь они не перестают быть научными и при этом интересными, занимательными и прикольными.

10 интересных экспериментов для детей

Хотите занять детей и вместе с ними познавать мир и чудеса физических явлений? Тогда приглашаем в нашу «экспериментальную лабораторию», в которой мы расскажем, как создавать простые, но очень интересные эксперименты для детей.

Эксперименты с яйцом

Яйцо с солью

Яйцо опустится на дно, если Вы поместите его в стакан с обычной водой, но что произойдет, если в воду добавить соль? Результат очень интересен и может наглядно показать интересные факты о плотности.

1. Половину стакана наполняем водой.

2. Добавляем в стакан много соли (около 6 столовых ложек).

4. Осторожно опускаем яйцо в воду и наблюдаем за происходящим.

Соленая вода имеет большую плотность, чем обычная водопроводная. Именно соль поднимает яйцо на поверхность. А если добавлять в уже имеющуюся соленую воду пресную, то яйцо будет постепенно опускаться на дно.

Яйцо в бутылке

Знаете ли Вы, что вареное цельное яйцо можно легко поместить в бутылку?

  • Бутылка с диаметром горлышка меньшим диаметра яйца
  • Вареное яйцо вкрутую
  • Спички
  • Немного бумаги
  • Растительное масло.

1. Смажьте горлышко бутылки растительным маслом.

2. Теперь поджигайте бумагу (можно просто несколько спичек) и сразу кидайте в бутылку.

3. Положите на горлышко яйцо.

Когда огонь погаснет, яйцо окажется внутри бутылки.

Огонь провоцирует нагревание воздуха в бутылке, который выходит наружу. После того, как погаснет огонь, воздух в бутылке начнет охлаждаться и сжиматься. Поэтому в бутылке образуется низкое давление, а наружное давление заталкивает яйцо в бутылку.

Эксперимент с шариком

Этот опыт показывает, как взаимодействуют между собой резина и апельсиновая цедра.

1. Надуйте воздушный шарик.

2. Почистите апельсин, но апельсиновую шкурку (цедру) не выбрасывайте.

3. Выжмите апельсиновую цедру над шариком, после чего он лопнет.

Цедра апельсина содержит вещество лимонен. Он способен растворять резину, что и происходит с шариком.

Эксперимент со свечой

Интересный эксперимент, показывающий возгорание свечи на расстоянии.

  • Обычная свеча
  • Спички или зажигалка.

1. Зажгите свечу.

2. Через несколько секунд потушите ее.

3. Теперь поднесите горящее пламя к дыму, исходящему от свечи. Свеча снова начнет гореть.

Дым, поднимающийся вверх от погасшей свечи, содержит парафин, который быстро загорается. Горящие пары парафина доходят до фитиля, и свеча снова начинает гореть.

Сода с уксусом

Шарик, который сам надувается, это очень интересное зрелище.

  • Бутылка
  • Стакан уксуса
  • 4 чайных ложки соды
  • Воздушный шарик.

1. Наливаем стакан уксуса в бутылку.

2. Засыпаем соду в шарик.

3. Надеваем шарик на горлышко бутылки.

4. Медленно ставим шарик вертикально, высыпая при этом соду в бутылку с уксусом.

5. Наблюдаем за тем, как надувается шарик.

Если добавлять соду в уксус, то происходит процесс, называемый гашение соды. Во время данного процесса выделяется углекислый газ, который и надувает наш шарик.

Невидимые чернила

Поиграйте со своим ребенком в секретного агента и создайте свои невидимые чернила.

  • Половина лимона
  • Вода
  • Ложка
  • Миска
  • Ватный тампон
  • Белая бумага
  • Лампа.

1. Выжмите немного лимонного сока в миску и добавьте столько же воды.

2. Опустите ватный тампон в смесь и напишите что-нибудь на белой бумаге.

3. Подождите, пока сок высохнет, и полностью станет невидимым.

4. Когда вы будете готовы, чтобы прочитать секретное сообщение или показать его кому-то еще, нагрейте бумагу, держа ее близко к лампочке или к огню.

Лимонный сок является органическим веществом, которое окисляется и становится коричневым при нагревании. Разбавленный лимонный сок в воде делает его трудно заметным на бумаге, и никто не будет знать, что там есть лимонный сок, пока он не нагреется.

Другие вещества, которые работают по такому же принципу:

Как сделать лаву

Далее мы расскажем, как создать домашнюю лаву для детей.

  • Подсолнечное масло
  • Сок или пищевой краситель
  • Прозрачный сосуд (можно стакан)
  • Какие-либо шипучие таблетки.

1. Сперва наливаем сок в стакан так, чтобы он заполнил примерно 70% объема тары.

2. Оставшуюся часть стакана заполняем подсолнечным маслом.

3. Теперь ждем, пока сок отделится от подсолнечного масла.

4. Бросаем в стакан таблетку и наблюдаем эффект, похожий на лаву. Когда таблетка растворится, то можно бросить еще одну.

Масло отделяется от воды, так как оно имеет меньшую плотность. Растворяясь в соке, таблетка выделяет углекислый газ, который захватывает части сока и поднимает его наверх. Газ выходит полностью из стакана, когда достигает вершины, при этом частицы сока падают обратно вниз.

Таблетка шипит за счет того, что содержит лимонную кислоту и соду (бикарбонат натрия). Оба эти ингредиента вступают в реакцию с водой с образованием цитрата натрия и газообразного диоксида углерода.

Эксперимент со льдом

На первый взгляд можно подумать, что кубик льда, находясь сверху, в конечном итоге плавится, за счет чего и должен заставить воду разлиться, но так ли это на самом деле?

1. Заполните стакан теплой водой до самого края.

2. Осторожно опустите кубики льда.

3. Наблюдайте внимательно за уровнем воды.

По мере таяния льда уровень воды совершенно не меняется.

Когда вода замерзает, превращаясь в лед, она расширяется, увеличивая свой объем (вот почему зимой могут разрываться даже отопительные трубы). Вода из растаявшего льда занимает меньше места, чем сам лед. Поэтому когда кубик льда тает, уровень воды остается примерно такой же.

Как сделать парашют

Узнайте о сопротивлении воздуха, сделав небольшой парашют.

  • Полиэтиленовый пакет или другой легкий материал
  • Ножницы
  • Нить
  • Маленький груз (возможно, какая-либо фигурка).

1. Вырезаем большой квадрат из полиэтиленового пакета.

2. Теперь обрезаем края так, чтобы получился восьмиугольник (восемь одинаковых сторон).

3. Теперь привязываем 8 отрезков нитей к каждому углу.

4. Не забудьте сделать небольшое отверстие в середине парашюта.

5. Другие концы нитей привяжите на маленький груз.

6. Используем стул или находим высокую точку, чтобы запустить парашют и проверить, как он летает. Помните, что парашют должен лететь как можно медленнее.

Когда выпускается парашют, груз тянет его вниз, но при помощи строп парашют занимает большую площадь, которая сопротивляется воздуху, за счет чего груз медленно опускается. Чем больше площадь поверхности парашюта, тем больше сопротивляется эта поверхность падению, и тем медленнее будет опускаться парашют.

Небольшое отверстие в середине парашюта позволяет воздуху медленно проходить через него, а не заваливать парашют на одну сторону.

Как сделать торнадо

Узнайте, как сделать торнадо в бутылке с этим веселым научным экспериментом для детей. Использованные в эксперименте предметы легко найти в обиходе. Сделанный домашний мини-торнадо намного безопаснее торнадо, который показывают по телевидению в степях Америки.

  • Две пластиковые бутылки с крышками
  • Клей (клеящий пластмассу)
  • Вода
  • Нож
  • Скотч.

1. Заполните пластиковую бутылку водой, но не полностью.

2. Аккуратно сделайте отверстия в крышках с помощью ножа.

3. Теперь приклейте крышки друг к другу со стороны отверстий.

4. Прикручиваем обе бутылки к крышкам.

Заполненную водой бутылку переворачиваем наверх. Раскручиваем бутылку с водой круговыми движениями и наблюдаем интересное явление торнадо.

Круговое вращение бутылки создает вихрь воды, который выглядит как торнадо. Вода быстро вращается вокруг центра вихря за счет центробежной силы. Следует отметить, что вихри в природе бывают в виде смерчей и ураганов.

Распространение молекул

При помощи этого эксперимента мы наглядно будем наблюдать тот факт, что молекулы горячей воды действительно двигаются быстрее, чем холодной.

  • Стакан с горячей водой
  • Стакан с холодной водой
  • Любой краситель (например, марганцовка)
  • Пипетка.

1. Стаканы заполняем водой одинаково. Капаем краситель с помощью пипетки одновременно в стакан с горячей и холодной водой.

2. Наблюдаем, что происходит.

Горячая вода окрашивается быстрее холодной.

Пищевой краситель распространяется в горячей воде быстрее, чем в холодной. Это называется диффузией. Этот опыт также подтверждает существование так называемого броуновского движения.

Каждый электрик должен знать:  Ремонт взрывозащищенных электрических аппаратов и светильников
Добавить комментарий