№919 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
Решение #1
Решение #2
ИИ
Разбор
Варианты ответа:
После отключения от контактной сети двигатель остаётся связанным с колёсами. Вращаясь по инерции, колёса приводят во вращение якорь двигателя, поэтому он начинает работать как генератор. Возникающий ток проходит через резистор. Согласно правилу Ленца, электромагнитный момент генератора направлен против вращения колёс, и трамвай тормозит. Его кинетическая энергия при этом превращается главным образом во внутреннюю энергию резистора.
а) При одной и той же скорости ЭДС генератора постоянна. Сила тока I = ε/(R + r), поэтому при уменьшении сопротивления нагрузки ток возрастает, тормозящий момент увеличивается и трамвай замедляется быстрее. При увеличении сопротивления торможение становится слабее.
б) При неизменной нагрузке ЭДС генератора тем больше, чем выше скорость трамвая. Поэтому с увеличением скорости возрастают ток и тормозящий момент, а значит, возрастает модуль ускорения торможения. По мере снижения скорости торможение ослабевает; при полной остановке ЭДС и тормозящий момент исчезают.
а) При одной и той же скорости ЭДС генератора постоянна. Сила тока I = ε/(R + r), поэтому при уменьшении сопротивления нагрузки ток возрастает, тормозящий момент увеличивается и трамвай замедляется быстрее. При увеличении сопротивления торможение становится слабее.
б) При неизменной нагрузке ЭДС генератора тем больше, чем выше скорость трамвая. Поэтому с увеличением скорости возрастают ток и тормозящий момент, а значит, возрастает модуль ускорения торможения. По мере снижения скорости торможение ослабевает; при полной остановке ЭДС и тормозящий момент исчезают.
При переводе ключа в положение 2 тяговый двигатель подключается к резистору и работает как генератор. Его ротор вращается за счёт движения трамвая, поэтому в обмотке появляется индукционный ток. Взаимодействие этого тока с магнитным полем создаёт момент, противоположный вращению ротора. Возникает тормозящая сила, а механическая энергия движущегося трамвая переходит в электрическую и затем расходуется на нагревание резистора.
Зависимости можно выразить формулами:
ε ∼ v,
I = ε/(R + r),
Fторм ∼ I,
где v — скорость трамвая, R — сопротивление резистора, r — сопротивление обмотки.
а) При неизменной скорости уменьшение R приводит к росту тока, а значит, к увеличению тормозящей силы и модуля ускорения. Чем больше сопротивление резистора, тем медленнее происходит торможение.
б) При постоянном R более высокой скорости соответствует большая ЭДС, больший ток и более сильное замедление. Когда трамвай замедляется, действие электрического тормоза постепенно ослабевает и при v = 0 прекращается.
Зависимости можно выразить формулами:
ε ∼ v,
I = ε/(R + r),
Fторм ∼ I,
где v — скорость трамвая, R — сопротивление резистора, r — сопротивление обмотки.
а) При неизменной скорости уменьшение R приводит к росту тока, а значит, к увеличению тормозящей силы и модуля ускорения. Чем больше сопротивление резистора, тем медленнее происходит торможение.
б) При постоянном R более высокой скорости соответствует большая ЭДС, больший ток и более сильное замедление. Когда трамвай замедляется, действие электрического тормоза постепенно ослабевает и при v = 0 прекращается.
После переключения двигатель становится генератором: колёса вращают его якорь, а выработанный ток идёт через резистор. По правилу Ленца возникающий электромагнитный момент препятствует вращению колёс. Энергия движения трамвая превращается в теплоту.
Приближённо модуль замедления определяется зависимостью
|a| ∼ v/(R + r),
где R — сопротивление резистора, r — сопротивление обмотки.
Следовательно:
а) при данной скорости уменьшение R усиливает торможение, а увеличение R ослабляет его;
б) при данной нагрузке чем выше скорость, тем больше модуль замедления. При снижении скорости электрическое торможение ослабевает, а после остановки исчезает.
Приближённо модуль замедления определяется зависимостью
|a| ∼ v/(R + r),
где R — сопротивление резистора, r — сопротивление обмотки.
Следовательно:
а) при данной скорости уменьшение R усиливает торможение, а увеличение R ослабляет его;
б) при данной нагрузке чем выше скорость, тем больше модуль замедления. При снижении скорости электрическое торможение ослабевает, а после остановки исчезает.
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Рымкевич 10-11 класс, Просвещение:
Объяснить принцип торможения трамвая, когда водитель, отключив двигатель от контактной сети (рис. 104),переводит его в режим генератора (ключ переводится из положения 1 в положение 2). Как зависит ускорение (быстрота торможения) трамвая: а) от нагрузки (сопротивления резистора) при данной скорости движения трамвая; б) от скорости трамвая при данной нагрузке?
