Конспект урока: Электродвигатели. Гальванометр. Электромагниты и их применение. Магнитное поле Земли

Электромагнит

Вам уже известно, что магнитное поле катушки с током имеет такую же картину магнитных линий, как и магнитное поле полосового магнита, а сама катушка при протекании электрического тока приобретает свойства магнита: на её концах образуются магнитные полюса, притягивающие некоторые металлы.
 

Эксперименты показывают, что усилить действие магнитного поля катушки можно тремя способами: увеличить значение силы тока, намотать большее количество витков или поместить внутрь катушки стержень из магнитно-мягкого материала — сердечник.

При помещении сердечника в катушку элементарные токи внутри сердечника ориентируются таким образом, что их магнитные поля усиливают магнитное поле самой катушки. При размыкании цепи пропадает магнитное поле катушки и, так как сердечник изготовлен из магнитно-мягкого материла, микротоки в сердечнике перестают быть упорядоченными — сердечник размагничивается.

Рассмотрим принцип работы некоторых устройств, в конструкции которых используется электромагнит.

Электромагнитное реле

Электромагнитное реле применяется для управления работой мощных электродвигателей с удалённого пульта. Так как электромотор может потреблять до 1 кА, подводить провода, выдерживающие такие значения силы тока, к пульту управления затруднительно. В связи с этим запуск и остановка работы электромотора осуществляется непосредственно с помощью электромагнитного реле, которое потребляет не более 1 А. Провода от реле проведены к блоку управления, за которым работает оператор.

На рисунке 1 приведено устройство электромагнитного реле.

Рис. 1. Схема электромагнитного реле

Электромагнит 1 связан непосредственно с пультом управления, который находится в ведении оператора. При замыкании электрической цепи в катушке начинает течь ток, вокруг неё образуется магнитное поле, которое притягивает якорь 2. Якорь — это намагничивающаяся пластинка, которая замыкает или размыкает контакты 3: при замыкании этих контактов происходит запуск электродвигателя 5.
 

Для отключения электромотора оператор размыкает ключ. Магнитное поле вокруг катушки пропадает, якорь размагничивается. Пружина 4 возвращает якорь в исходное положение — контакты 3 размыкаются, электродвигатель отключается.

Электрический звонок

Ещё один прибор, в основе которого лежит работа электромагнита, — это электрический звонок (рис. 2).

Рис. 2. Схема электрического звонка

Сердечник 1 электрического звонка имеет форму буквы «П», на сердечник надеты две катушки. Одна из катушек соединена c клеммой источника А, вторая — с контактом С. Контакт С в отсутствие тока в цепи соединён с клеммой источника В через якорь 2 и контактную пружину 3.
 

При замыкании цепи (нажатии на кнопку звонка) через электромагнит начинает течь ток. Под действием магнитного поля якорь намагничивается и притягивается к полюсам катушек, вместе с якорем приходит в движение прикреплённый к нему молоточек 4, который производит удар по звонковой чаше 5.

Из-за смещения якоря пружина 3 размыкает контакт с клеммой В. Под действием сил упругости якорь возвращается в начальное положение, процесс повторяется. Цикл продолжается до тех пор, пока нажата кнопка звонка.

Итоги

• Для увеличения магнитной силы катушки в неё помещается сердечник — стержень из магнитно-мягкого материала.
• Катушка с сердечником из магнитно-мягкого материла называется электромагнитом.
• Применение электромагнитов лежит в основе работы таких приборов, как электромагнитное реле и электрический звонок.