Mikor vesz fel nagyobb erősségű elektromos áramot a porszívó, ha szívjuk vele a szőnyegből a port, vagy akkor, ha "nem dolgozik", hanem csak a levegőt szívja? lndokolja válaszát!

(Takács László, Budapest)

A porszívók motorjai rendszerint soros gerjesztésű (azaz sorba van kapcsolva a gerjesztő elektromágnes és a forgórész) olyan kommutátoros motorok, amelyek egyaránt működnek váltakozó és egyenáramú meghajtással. Jellemzőjük, hogy forgatónyomatékuk és felvett teljesítményük a fordulatszám növekedésével csökken. Ezt legegyszerűbben egyenáramú meghajtás esetén lehet megmutatni. Ekkor ugyanis a motor felvett teljesítménye a következőképpen írható fel:

$$P=U\cdot I$$

$$P=U\cdot \frac{U-U_{\mathrm{i}}}{\! R}$$

ahol $U$ a motorra kapcsolt feszültség, $U_{\mathrm{i}}$ a benne indukált feszültség, $R$ pedig az ohmikus ellenállása. A fordulatszám növekedésével az indukált feszültség növekszik, a felvett teljesítmény pedig csökken.

Ezek után könnyen válaszolhatunk a feltett kérdésre, hiszen  közismert, hogy a porszívó hangja magasabb, vagyis fordulatszáma nagyobb, ha akadályozzuk a levegő szabad áramlását.Ha csak a levegőt szívjuk, a motor kisebb fordulatszámmal működik, tehát ekkor nagyobb a felvett teljesítmény.

Eredményünket fizikailag a következőképpen magyarázhatjuk. A porszívómotor egy középen nyílással rendelkez lemezzel szemben egy tárcsát forgat, amelyen erre merőleges és sugárirányu keskeny lapátok vannak, A tárcsa által megforgatott levegő a centrifugális erő hatására sugár irányban kifelé áramlik, ez eredményezi a szívóhatást (centrifugálszivattyú). Ha akadályozzuk a levegő áramlását, akkor a tárcsa kisebb sebességgel áramló levegőben forog, így a motornak a Coriolis‑erővel szemben végzett munkája lecsökken.