Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Школа № 14» Увеличение коэффициента полезного действия соленоидного двигателя г. Прокопьевск, 2015 План исследований Изучая на уроках физики различные физические явления, меня наиболее заинтересовал электромагнетизм. Я стала читать множество различной литературы. Изучая историю электромагнетизма, я прочитала об изобретении первого электродвигателя. Я стала изучать различные виды электромагнитных двигателей, и в одной из энциклопедий прочитала о соленоидном двигателе. Удивившись, насколько прост может быть принцип работы электромагнитного двигателя, я решила собрать его прототип. Для этого я начала искать комплектующие и детали. Вместо соленоида с ферримагнитным сердечником я решила использовать активатор для автомобильных дверей. Также для работы мне понадобились контакт, кулачок, проволока, маховик, подставки, крепежи. Первым этапом я собрала саму конструкцию двигателя. Затем я подключила электрическую схему и начала регулировку. Отрегулировав всю систему, я запустила двигатель. Двигатель рассчитан на напряжение 12 Вольт, но мне показалось, что для такого напряжения он выдает малое количество оборотов. Я решила измерить его коэффициент полезного действия. Для этого я изучила различные методы измерения КПД. 1) Измерю напряжение и силу тока на входе в двигатель, для этого использую амперметр и вольтметр. Таким образом, я найду мощность на входе двигателя. 2) Затем я измерю число оборотов за 10 секунд и найду частоту вращения двигателя. 3) Следующим этапом мне нужно рассчитать тормозящий момент, для этого подберу грузик, под тяжестью которого двигатель перестает работать. Найду силу, которая действовала на двигатель с помощью формулы: F= mg. И перемножу эту силу с радиусом маховика, на который подвешивала грузик. 4) Вычислю мощность на выходе. 5) Отношение мощности на выходе к мощности коэффициентом полезного действия. на входе двигателя и будет Выполнив все эти расчеты, получила коэффициент полезного действия первого двигателя равным 0.2%. Я задумалась о причине столь маленького значения. Изучив литературу, я пришла к выводу, что хоть движение по инерции является равномерным, но в данном двигателе из-за большого трения, это движение можно назвать равнозамедленным. И так как ¾ всей работы двигателя происходит именно этот вид движения, коэффициент полезного двигателя очень низок. Поняв причину низкого кпд, я задумалась о частичном решении этой проблемы. Для этого нужно было уменьшить время движения по инерции. Это было возможно сделать, если каждый такт менять полярность на соленоид с ферромагнитным сердечником. Для этого я создала новую электрическую схему. Рис.1 – Электрическая схема двигателя. Теперь, в первом такте работы электрический ток, протекая через 1-й и 2-й контакт, подают плюс на W-сторону катушки, а минус на N- сторону. В катушке возникает магнитное поле, и она втягивает сердечник. Во втором такте работы, первые 2 контакта размыкаются, а 3-й и 4-й контакт замыкаются. При этом они подключены к схеме так, что плюс теперь подается на N-сторону а минус на W-сторону. В катушке снова возникает магнитное поле, но уже в противоположную сторону, сердечник отталкивается от катушки и все повторяется по тактам. Рассчитав кпд усовершенствованной модели, я выяснила, что он составляет 1.1 % . Это по-прежнему очень низкое значение, но в 5.5 раз больше значения КПД в 1-м двигателе, а значит, благодаря новой электрической схеме и увеличенному числу контактов, можно увеличить кпд соленоидного двигателя. Моя установка уже нашла свое применение. Она является достойным экспонатом школьного музея занимательной физики «Вечный двигатель». Ссылка на видео: https://www.youtube.com/watch?v=egsNI5E6Uqk