VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Электрический двигатель в нашей жизни
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
У моего младшего брата очень много движущихся и музыкальных игрушек, и мне всегда было любопытно, как они работают. Однажды я разобрал одну из таких игрушек и увидел внутри простейший электродвигатель. Мне сразу же стало интересно узнать, как он работает? Где еще используют электрический двигатель? А самое главное, я задался вопросом: смогу ли я сам собрать электродвигатель в домашних условиях?
Предлагаю и вам познакомиться с тем, что стало известно мне.
Цель исследования: определить принцип действия электрического двигателя.
Предмет исследования: макет электрического двигателя.
Объект исследования: электрический двигатель.
Актуальность моей работы заключается в том, что электродвигатель является простейшим устройством, которое помогает нам в решении бытовых и производственных задач и без которого нельзя обойтись в нашей жизни.
При проведении исследования мною была выдвинута гипотеза: предположим, что с помощью собранного мною электрического двигателя можно увидеть принципы действия электрического двигателя.
Перед началом исследования я определил следующие задачи:
Ч то такое электродвигатель?
Какие принципы действия лежат в основе электрического двигателя?
Где мы используем электродвигатель?
Можно ли самим собрать электрический двигатель в домашних условиях?
Методы исследования:
Сбор информации из книг.
Нахождение информации в интернете.
Проведение опытов и наблюдений.
Теоретические основы
Электродвигатель – это устройство для эффективного преобразования электрической энергии в механическую. В основе этого преобразования лежит явление, которое называется электромагнетизмом.
Прежде считалось, что магнетизм (свойство притяжения) и электричество – два различных явления. Но в начале 19 века датчанин Эрстед и француз Ампер обнаружили между ними теснейшую связь, которая позволяет не только создавать магнитное поле (пространство, в котором действуют магнитные силы) с помощью электрического тока, но и получать электрическую энергию.
В электродвигателях используются постоянные магниты и электромагниты - приборы, которые при прохождении через них электрического тока приобретают свойства магнита. Простейший электродвигатель работает только на постоянном токе (от батарейки).
Принцип работы электродвигателя очень прост, основан на магнитном отталкивания и притяжении (Приложение 1). В электрическом двигателе находятся два электромагнита: один неподвижный, другой насажен на вращающуюся ось. При прохождении электрического тока создаются магнитные поля, и северный полюс вращающегося электромагнита приходит в движение, стараясь приблизиться к южному полюсу неподвижного магнита. Совершив половину оборота, он должен остановиться, но тут включается устройство, меняющее направление тока. Следовательно, меняется полярность магнитных полей, созданных током. Теперь вращающийся электромагнит завершает полный оборот в поисках противоположного полюса. Вращение магнита преобразуется в энергию движения. Поэтому детские игрушки и многие другие приборы начинают двигаться. (Приложение 2).
Современную жизнь невозможно представить без электродвигателей. Они прочно укрепились на всех позициях человеческой деятельности в самых разнообразных ее проявлениях, так как главным преимуществом электрических двигателей является простота их устройства, высокая надежность и возможность их применения в различных устройствах и климатических зонах. Электродвигатели применяются в различных бытовых устройствах: холодильниках, пылесосах, мясорубках, электрическом инструменте, вентиляторах, соковыжималках и так далее. Даже в автомобилестроение, где традиционно использовались бензиновые и дизельные двигатели, переходят на электропривод, как надежный и экономичный вариант двигателя. (Приложение 3).
Практическое исследование
Цель: определить принцип действия электрического двигателя. (Приложение 4).
Оборудование: деревянная дощечка 10 x 20 см (основание), спица вязальная диаметром 4 мм, пробка от бутылки, магниты – 2 шт., деревянные основания для крепления магнитов – 2 шт., 2 медные проволоки по 5 мм, медные пластины – 2 шт., медный провод 4 м, контактные провода – 2 шт., изолента, шуруповерт, батарейка, клей.
Ход работы:
С помощью шуруповерта необходимо просверлить отверстия в деревянных основаниях для крепления спицы, а также в пробке от бутылки.
Вставить и закрепить клеем спицу в пробке, затем вставить в пробку и закрепить клеем 2 медные проволоки с двух сторон от спицы.
Намотать плотно на пробку медную проволоку, зачистить у провода контакты. Затем соединить концы намотанной проволоки с двумя медными проволоками, закрепить клеем.
Установить пробку на основание, затем прикрепить магниты разными полюсами к деревянным основаниям как можно ближе к пробке.
Закрепить медные пластины с контактными проводами на основании с двух сторон от спицы.
Подсоединить контактные провода к батарейке.
Вывод. Пробка начинает крутиться. Два магнита создают магнитное поле, которое идет от северного полюса одного магнита к южному полюсу другого. Когда пропускается ток по обмотке, создается второе магнитное поле. Эти два поля взаимодействуют, поворачивая пробку.
Таким образом, мне удалось собрать простой электродвигатель в домашних условиях, в основе которого лежит принцип взаимодействия магнетизма и электричества.
Заключение
По окончании изучения данной темы я узнал:
- что такое электродвигатель и как он устроен,
- что главный принцип действия, который лежит в основе электрического двигателя - это электромагнетизм,
- что в настоящее время трудно представить себе жизнь человечества без электродвигателя, так как даже в простых бытовых приборах в основе лежит электрический двигатель.
Я собрал модель электродвигателя и доказал, что это возможно сделать в домашних условиях.
Гипотеза, выдвинутая мной о том, что с помощью собранного мною электрического двигателя можно увидеть принципы действия электрического двигателя, подтверждена.
Вывод
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. Пробуя самостоятельно изготовить простейший электродвигатель, я обнаружил, что он имеет свои «секреты», без знания которых устройства просто не будут работать.
Думаю, что знания, которые я приобрел, пригодятся на уроках окружающего мира, позже – на уроках физики, на внеклассных занятиях.
Я буду дальше изучать данную тему, потому что мне очень интересно знать, как работают самые большие электрические двигатели, которые, например, используются в российских атомных ледоколах. Какая их мощность двигателя и как можно рассчитать коэффициент полезного действия (КПД), чтобы электродвигатели работали эффективнее.
Библиографический список
1. Антонелла Мейяни, «Большая книга экспериментов», М.: РОСМЭН, 2015г.
2. http://sibay-rb.ru/electrical-equipment/
3. http://infourok.ru/
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4