Применение электромагнитов. Телеграфная связь.

Урок № Тема: Применение электромагнитов. Телеграфная связь.

Цель урока: указать области использования электромагнитов в промышленности; объяснить устройство и принцип действия электрического звонка и электромагнитного реле.

Демонстрации:

1. Использование электромагнитов в электрическом звонке, электромаг­нитном реле, телеграфе.

Ход урока

Повторение изученного материала

1. Перечислите действия электрического тока. В чем проявляется магнитное действие тока?

2. Как устроена магнитная стрелка? Где расположены полюсы магнитной стрелки? Что называют осью магнитной стрелки?

3. В чем заключается значение опыта Эрстеда для развития учения об электромагнитных явлениях?

4. Какое поле существует вокруг неподвижных электрических зарядов? Вокруг движущихся электрических зарядов (тока)?

5. Что является источником магнитного поля?

6. Как устанавливаются в магнитном поле оси маленьких магнитных стрелок (опилок)? Почему мелкие железные опилки можно использовать как магнитные стрелки?

7. Дайте определение: а) магнитных линий; б) направления магнитной линии.

8. Что представляет собой магнитные линии магнитного поля тока?

9. Как условно изображается ток в проводнике в случае, если он направлен: 1) от нас; 2) на нас?

10. Как можно изменять магнитное поле катушки с током?

11. Какое устройство называют электромагнитом?

Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Использование электромагнитов в промышленности.

2. Электрический звонок

3. Электромагнитно реле

4. Телеграфная связь

1. Использование электромагнитов в промышленности.

Современные электромагниты могут поднимать грузы массой не­сколько десятков тонн.

Электромагниты находят широкое применение в технике. Мощные электромагниты, обладающие очень большой подъемной силой, ис­пользуют на заводах при перемещении тяжелых изделий из чугуна и стали (рис. 99). При включении тока эти изделия притягиваются к электромагниту подъемного крана, при выключении свободно отсоединяются.

С помощью электромагнита удается очищать зерна некоторых растений (лен, клевер, люцерна и др.) от сорняков и случайно по­павших в них железных предметов. Для этого используют магнитный сепаратор зерна (рис. 100). Когда зерна1 с подмешанными заранее очень мелкими железными опилками высыпают из бункера на вра­щающийся барабан 2, то находящийся в нем электромагнит притя­гивает железные опилки 4 вместе с прилипшими к ним сорняками, отсеивая их таким образом от гладких зерен 3, к которым опилки не прилипают.

1. Электрический звонок

Еще одно применение электромагнита — его использование в электрическом звонке. Схема такого звонка изображена на рисун­ке 101.

На этой схеме обозначены: ЭМ — дугообразный электро­магнит; Я — железная пластинка, называемая якорем; М — молоточек; 3 — звонковая чаша; П — контактная пружина, касаю­щаяся винта В.

При нажатии кнопки цепь звонка замыкается, якорь притягивается к электромагниту и молоточек ударяет по звонковой чаше. При этом контакт с винтом В нарушается, ток в электромагните прекращается и пружина П возвращает якорь в прежнее положение. Затем все повторяется снова. Быстро повторяющиеся удары моло­точка по чаше 3 заставляют ее непрерывно звенеть.

1. Электромагнитно реле

В мощных электрических двигателях, применяемых в прокатных станах, шахтных подъемниках, лифтах и некоторых насосах сила тока достигает тысяч ампер. Для включения таких цепей применяют электромагнитное реле. Его устройство показано на рисунке 103.

На этом рисунке обозначены: 1 — электромагнит; 2 — якорь; 3 контакты рабочей цепи, включаемой с помощью реле; 4 — пружина, 5 — электродвигатель; 6 — контакты, к которым подключен источник тока, питающий электродвигатель.

Электромагнитное реле приводится в действие малой силой тока, и поэтому оператор ока­зывается защищенным от контакта с цепью большого тока.

1. Телеграфная связь

Телеграфной связью называют передачу на расстояние буквен­но-цифровых сообщений (телеграмм). Если эта передача осуществ­ляется с помощью электрических сигналов, то телеграфную связь называют электрической.

Первое предложение о создании электрической связи появилось в 1753 г. в Шотландии. Анонимный автор предлагал соединить пе­реговорные пункты стольким числом проводов, сколько букв имеется в используемом алфавите. В приемном пункте к каждому проводу предполагалось присоединить шарик, около которого должна была располагаться бумажка с соответствующей буквой. Если посылать по тому или иному проводу электрический заряд, шарик на его конце должен электризовываться и притягивать бумажку с нужной буквой.

Подобный (электростатический) телеграф не получил распро­странения. В 1820 г. Ампер предложил применять для связи электромагнитный телеграф, в котором вместо бумажек должны были использоваться магнитные стрелки с обозначенными на них буквами, отклоняющиеся при появлении тока в соответствующем проводе.

Первый практически пригодный электромагнитный телеграф был создан в 1832 г. российским ученым П. Л. Шиллингом. Благодаря разработанному им специальному коду число используемых магнитных стрелок в изобретенном им телеграфном аппарате было уменьшено до шести.

Впоследствии учеными России, Германии, Англии и США были предложены различные конструкции телеграфных аппаратов. Наи­более удачным среди них оказался аппарат, созданный американским изобретателем С. Морзе (1791 —1872). Им был придуман специ­альный код (азбука Морзе), в котором каждой букве и цифре со­ответствовала определенная комбинация точек и тире. Например, сигнал бедствия (SOS) с помощью этого кода передавался в виде последовательности трех точек, трех тире и снова трех точек.

У
прощенная схема телеграфного аппарата Морзе показана на рисунке.

На этой схеме обозначены: 1 — телеграфный ключ; 2 — электромагнит; 3 — якорь; 4 — пружина; 5 — пишущее колесо, покрытое краской; 6 — бумажная лента.

При нажатии ключа в пункте А в линии, соединяющей этот пункт с пунктом В, появляется ток, электромагнит притягивает якорь и пишущее колесо оставляет след на движущейся бумажной ленте. Этот след может быть точкой (если ключ на передаче был отпущен быстро) или тире (если ключ на передаче был задержан подольше).

Первые аппараты Морзе были использованы в 1844 г. для осу­ществления телеграфной связи между Вашингтоном и Балтимором. Длина линии связи при этом составляла 63 км.

Благодаря простоте конструкции, надежности в работе и деше­визне устройства телеграфные аппараты Морзе быстро распростра­нились по Америке, а затем и в большинстве европейских стран.

Но у этого аппарата был существенный недостаток: вместо букв он печатал на ленте точки и тире, что не позволяло работать на нем людям, не знающим азбуку Морзе.

Первый буквопечатающий аппарат был создан в 1850 г. россий­ским ученым Б. С. Якоби. Однако прибор оказался достаточно слож­ным и распространения не получил.

В 1914—1918 гг. в США был создан телетайп — приемно­передающий буквопечатающий аппарат с клавиатурой, как у пишущей машинки. После ряда усовершенствований этот аппарат получил широкое распространение, и с его помощью стали передавать телеграммы во всех странах мира.

Закрепление изученного материала

Вопросы (использование электромагнитов в промышленности)

1.Что такое соленоид? 2. Сформулируйте второе правило правой руки. 3. Перечислите способы усиления магнитного действия ка­тушки с током. 4. Что называют электромагнитом? 5. Для каких целей используют электромагниты на заводах? 6. Как работает маг­нитный сепаратор зерна? 7. Объясните, как действует электрический звонок. 8. Для чего используется электромагнитное реле? Как оно действует? 9. Чему была равна масса груза, удерживаемого первым дугообразным электромагнитом Стерджена?

Экспериментальное задание.

Изготовьте самодельный электромаг­нит. Для этого возьмите большой гвоздь, обмотайте его проволокой, а ее концы присоедините к источнику тока (например, батарее от карманного фонаря). Испытайте действие электромагнита, поднося его к различным железным предметам. Попробуйте определить подъемную силу электромагнита по наибольшему числу гвоздиков, удерживаемых им.

Вопросы (телеграфная связь)

1. Что называют телеграфной связью? 2. Опишите принцип действия электростатического телеграфа. 3. Как работает телеграфный ап­парат Морзе? Когда он начал применяться? 4. Какая комбинация точек и тире соответствует сигналу бедствия? 5. Что такое телетайп?