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 = 90^е

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 90^о 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».