Как работает электрический двигатель?

Тема: Действие магнитного поля на проводник с током. Электрический двигатель. Лабораторная работа № 10 «Изучение электрического двигателя постоянного тока (на модели)».

Важнейшее проявление магнитного поля (МП) – это его действие на движущиеся заряды.

Рассмотрим опыт «Действие МП на проводник с током).

При замыкании цепи – проводник отклоняется от начального положения. Если поменять направление тока, то проводник отклоняется в противоположную сторону.

Вывод: МП действует с некоторой силой на провод с током. При изменении направления электрического тока в проводнике изменяется и направление движения проводника и действующие на него силы. Эта сила (сила Ампера) тем больше, чем сильнее МП магнита, чем больше сила тока в проводнике, а также зависит от длины проводника и его расположения в МП. Происходит превращение электрической энергии в механическую. Рассмотрим электрический двигатель (или электродвигатель).

Что такое электродвигатель?

Электродвигатель – это устройство, в основе работы которого лежит вращение катушки с током в МП.

Электрический двигатель, сокращенно электродвигатель – электрическая машина, с помощью которой электрическая энергия преобразуется в механическую, для приведения в движение различных механизмов. В электродвигателях обмотка состоит из большого числа витков проволоки. МП создается сильным электромагнитом. В зависимости от назначения в электродвигателях размещают электромагниты или постоянные магниты, а также коллектор – устройство для регулирования поступления тока в нужные моменты во время каждого оборота ротора (в простейшем случае представляет собой два металлических полукольца, закреплённых на общей оси).

Рассмотрим устройство коллекторного двигателя.

Основными компонентами вращающегося электродвигателя являются статор и ротор. Статор – в переводе с латинского означает «неподвижный». Это означает, что есть в этом двигателе часть, которая остается неподвижной. Роль статора в данном случае играет магнит.

Ротор – вращающаяся часть. Ещё иногда эту часть называют якорем. Что она собой представляет? Это видоизмененная рамка.

Коллекторный электродвигатель является универсальным и может работать как от постоянного, так и от переменного тока. Принцип действия электродвигателя основан на взаимодействии проводника (якоря) с электрическим током и магнитным полем, создаваемым электромагнитом (индуктором). Механическая сила, возникающая при таком взаимодействии, заставляет вращаться якорь (ротор).

Как работает электрический двигатель?

Работа его происходит следующим образом. Когда мы подключаем электрический ток к контактам, естественно, в рамке протекает электрический ток. Этот электрический ток, взаимодействуя с магнитным полем статора, заставляет рамку повернуться. Рамка поворачивается, и вместе с рамкой поворачиваются пластины коллектора. Как только они повернулись на 90°, существует между ними разрез, они разделены, эти коллекторные пластины, они тут же по инерции, проскакивая дальше, соединяются со следующими контактами, тем самым происходит автоматическое переключение контактов и вновь протекает электрический ток в том направлении, в котором нам необходимо. Это приводит к тому, что при вращении такого ротора каждый раз при повороте происходит переключение электрического тока в рамке, и он протекает то в одну сторону, то в другую. При этом ротор этого самого двигателя вращается все время в одну сторону. Если мы поменяем полюса подключения, то и, соответственно, ротор, или якорь этого двигателя начнет вращаться в другую сторону.

Электрический двигатель с вращающимся валом был впервые сконструирован в 1834 г. русским физиком Б.С. Якоби (1801 –1874).