Κεφάλαιο 12.12 — Ο ηλεκτροκινητήρας (σελ. 210) — Λύσεις - Απαντήσεις
Άσκηση Δραστηριότητα 2 (σελ. 210)
Κατασκευάστε έναν απλό ηλεκτρικό κινητήρα: με μονωμένο χάλκινο σύρμα φτιάξτε πλαίσιο δέκα σπειρών (2×2 cm), με τα δύο άκρα να εξέχουν από τα μέσα απέναντι πλευρών (ξυσμένα από μονωτικό)· στηρίξτε το πλαίσιο σε δύο κατακόρυφα σύρματα σε σχήμα V πάνω σε ξύλινη βάση· τοποθετήστε ευθύγραμμο μαγνήτη κάτω από το πλαίσιο· συνδέστε μπαταρία 4,5 V στα δύο στηρίγματα.
Σκέψη / Μεθοδολογία: Πρόκειται για στοιχειώδη εφαρμογή της αρχής λειτουργίας του §12.12 α: ρευματοφόρο πλαίσιο μέσα σε πεδίο μαγνήτη δέχεται ζεύγος δυνάμεων Laplace που το στρέφουν.
Λύση:
- Όταν κλείσει το κύκλωμα, το πλαίσιο (ρότορας) διαρρέεται από ρεύμα μέσα στο πεδίο του μονίμου μαγνήτη.
- Στις δύο απέναντι πλευρές του πλαισίου (παράλληλες στον μαγνήτη) ασκούνται δυνάμεις Laplace αντίθετης φοράς — ζεύγος δυνάμεων που δημιουργεί ροπή και στρέφει το πλαίσιο γύρω από τον άξονα στήριξής του.
- Το ξυσμένο μονωτικό μόνο στη μία πλευρά κάθε άκρου λειτουργεί σαν πρωτόγονος «συλλέκτης»: όταν το πλαίσιο φτάσει στο κατακόρυφο επίπεδο, το ρεύμα διακόπτεται στιγμιαία (μονωμένο άκρο), επιτρέποντας στην αδράνεια να το περάσει στην επόμενη θέση, όπου το ρεύμα αποκαθίσταται και η στροφή συνεχίζεται.
Απάντηση: Το πλαίσιο (ρότορας) στρέφεται συνεχώς λόγω του ζεύγους δυνάμεων Laplace που ασκεί ο μαγνήτης στις ρευματοφόρες πλευρές του — στοιχειώδης επίδειξη της αρχής λειτουργίας του ηλεκτροκινητήρα.
Πρόσεξε:
- ⚠️ Εκτός εξεταστέας ύλης — πρακτική κατασκευή κινητήρα δεν εξετάζεται στο ΦΕΚ Β΄3685/2025.