Поместим проводник в магнитном поле подковообразного магнита перпендикулярно к направлению поля. Если через проводник будет протекать ток от батарейки, то на него будет действовать сила F, которая стремится вытолкнуть проводник из магнитного поля. На этом основан принцип действия всех электродвигателей. Направление силы определяется по правилу левой руки. Если расположить ладонь левой руки так, чтобы магнитное поле входило в ладонь, а четыре вытянутых пальца направить вдоль проводника с током, то отогнутый большой палец укажет направление силы. Сила пропорциональна произведению магнитной индукции 5, длине проводника L и току I. Если выразить магнитную индукцию в гауссах, длину проводника в сантиметрах и ток в амперах, то значение силы в килограммах можно определить по формуле
F= 1,02*10-7 *B*L*I (кГ). (2-1)
Также вас может заинтересовать форум сайта электрик, на котором вы сможете увидеть советы по электрике от опытных мастеров, более подробную информацию вы сможете узнать перейдя по ссылке.
Магнитная индукция постоянного магнита составляет около 3000 гс, а батарейка карманного фонаря дает ток 0,3 а. Если взять проводник длиной 3 см, то значение силы F будет:
F=1,02*10-7 *3000*3*0,3 = 0,00028 кГ = 0,28 Г.
Как видно из формулы, сила, действующая на проводник, очень мала. Поэтому обмотки электродвигателей состоят из большого числа проводников.
На рис. 2-2 показаны два проводника 1 и 2 в магнитном поле, образующие один виток обмотки. Ток к концам витка подводится через кольца, по которым скользят медные пластинки, называемые щетками. Проводники соединены с батарейкой и между собой так, что в проводнике 1 ток течет от нас, а в проводнике 2 — к нам. Пользуясь правилом левой руки, определим направления сил F, действующих на проводники. Как видно на рисунке, эти силы параллельны и направлены в противоположные стороны. Такая система сил в механике называется парой сил. Пара сил создает момент, который будет поворачивать виток в магнитном поле против вращения стрелок часов.
Численное значение момента можно подсчитать, умножив силу на плечо, т. е. на расстояние между силами. Плечо b равно ширине витка. Если магнитная индукция, длина проводника и ток сохранили прежние значения, а ширина витка b равна 2,2 см, то момент пары сил будет равен:
M = F*b = 0,00028*2,2 = 0,0006 кг*см, или 0,6 г*см, (2-2)
Казалось бы, что виток будет непрерывно вращаться в магнитном поле, т. е. что мы уже получили простейшую модель электродвигателя. Но в действительности это не так. Рассмотрим этот же виток, повернутый на пол-оборота (рис. 2-3). Направление тока в проводниках 1 и 2 осталось прежним, но теперь проводник 1 находится против южного полюса, а проводник 2 — против северного полюса магнита. Пользуясь правилом левой руки, определим направления сил F и увидим, что они изменились на обратные. Теперь момент пары сил будет поворачивать виток по направлению вращения стрелок часов. Таким образом, виток из положения, показанного на рис. 2-2 или 2-3, повернется на четверть оборота и остановится.
Загрузка...