Механизм появления электромагнитной силы
Принцип действия генератора постоянного тока
|
|
Перемещение проводника в магнитном поле
Если проводник перемещать в магнитном поле, то в нем будет индуктироваться ЭДС.
Правило правой руки
Направление ЭДС определяется правилом «правой руки». Руку надо расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, отогнутый на 90° большой палец указывал направление движения проводника, тогдачетыре вытянутых пальца покажут направление ЭДС.
α = 0
α = 90е
α = 180°
α = 270°
| Ток в витке якоря |
α = 360:
Упрощенная модель генератора постоянного тока
Если два проводника выполнить в виде витка и расположить этот виток в пазах якоря, подключив его концы к двум медным изолированным друг от друга полукольцам, образующим простейший коллектор, то получим упрощенную модель генератора постоянного тока. Приводной двигатель вращает якорь генератора против часовой стрелки, благодаря чему в витке на якоре, вращающемся в магнитном поле постоянного магнита, наводится ЭДС. ЭДС снимается при помощи щеток А и Б. К щеткам прдключают нагрузку R.
При перемещении проводника 2 под северным полюсом (а = 90°) в нем наводится ЭДС, направленная из-за плоскости плаката, а когда он проходит под южным полюсом (ос = 270°) — за плоскость плаката. Таким образом, в проводнике 2 наводится переменная во времени ЭДС, изменяющая свое направление два раза за один оборот витка.
Для нормальной работы генератора нужно установить щетки так, чтобы наводимая в витке ЭДС была равна нулю в момент перехода щетки с одной пластины на другую (ос = 0°, а = 180°, а = 360°). Каждая из щеток будет соприкасаться только с той коллекторной пластиной и с тем проводником, которые находятся под полюсом данной полярности. При повороте якоря на 90° виток будет расположен так, что его проводники перемещаются вдоль магнитных линий поля, не пересекая их.
Если бы в машине не было коллектора, ток во внешней цепи (в нагрузке R) был бы переменным, но посредством коллектора и щеток переменный ток витка якоря преобразуется в пульсирующий во внешней цепи генератора, т.е. ток неизменный по направлению. Объясняется это тем, что в тот момент, когда ток в витке якоря меняет свое направление, происходит смена коллекторных пластин под щетками. Благодаря этому полярность щеток генератора остается неизменной независимо от положения витка якоря.
Принцип действия двигателя постоянного тока
|
Проводник с током в магнитном поле
|
Если проводник длиной L поместить в магнитное поле с индукцией В и пропустить по нему ток I, то появится электромагнитная сила F эм.
| +О |
| - О |
Правило левой руки
Левую руку надо расположить так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь, четыре вытянутых пальца располагались по направлению тока в проводнике, тогда отогнутый на 90о большой палец укажет направление электромагнитной силы F.
Механизм появления электромагнитной силы
Линии магнитной индукции между поюсами распределяются равномерно и направлены от северного полюса к южному. Вокруг проводника с током линии магнитной индукции расположены в виде концентрических окружностей. Если проводник поместить в магнитное поле, то магнитные линии поля полюсов и проводника будут взаимодействовать между собой. В результирующем магнитном поле будут сгущенности и разряженности магнитых силовых линий. Магнитные силовые линии можно условно рассматривать как пружины, которые будут выталкивать проводник от сгущенности в сторону разряженности. Направление электромагнитной силы определяется по правилу «левой руки».