Сила Ампера. Принцип действия электродвигателя.

Как установил Ампер, на проводник с током, по­мещенный в магнитное по­ле, действует сила. Сила, действующая со стороны, магнитного поля на провод­ник с током, прямо пропор­циональна силе тока. длине проводника в магнитном поле и перпендикулярной со­ставляющей вектора магнитной индукции. Это и есть формулировка закона

Ампера, который записы­вается так: F_a = ПВ sin α.

Направление силы Ампера определяют по пра­вилу левой руки. Если левую руку расположить так, чтобы четыре пальца показывали направление тока, перпендикулярная составляющая вектора магнитной индукции входила в ладонь, то отогну­тый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

Направление силы Ампера зависит от: 1. Направления тока в проводнике.

2. От направления магнитного поля.

Если проводник перпендикулярен полю, то сила Ампера максимальна и находится по формуле: F_А = ВI Sin - модуль силы Ампера. Где: В – модуль вектора магнитной индукции, I – сила тока в проводнике, - активная длина проводника, т. е. длина той части проводника, которая оказалась в магнитном поле, α - угол между направлением вектора магнитной индукции и направлением силы тока в проводнике

F_Amax = ВI , где В – модуль вектора магнитной индукции (величина поля), - длина проводника, находящаяся в поле, I - сила тока в проводнике.

Сила Ампера равна нулю, если проводник расположен параллельно полю.

Если взять две взаимно перпендикулярные рамки с током, то благодаря силе Ампера они будут вращаться. Мы получим двигатель постоянного тока.

Основные части двигателя:

1. Якорь – вращающиеся рамки.
2. Индуктор – то, что создает магнитное поле(электромагнит или постоянный магнит).
3. Скользящий контакт, служащий для подведения тока к рамкам. Он состоит из:

а) коллектора – кольцо, разрезанное на 2N частей и к которому прикреплены концы рамок, где N –число рамок в якоре.

в) Двух щёток, к которым крепятся провода, подводящие ток.

F_А = 0, если Sin = 0, т.е = 0⁰ или = 180⁰, т. е. проводник параллелен полю.

F_А = F_Amax, если Sin = 1, т.е = 90⁰, т. е. проводник перпендикулярен полю.

Электрические двигатели состоят из 2 основных функциональных частей: это статор — неподвижная часть, и ротор — подвижной часть. У электродвигателя статором будет подковообразный постоянный магнит, ну, а ротором – токопроводящая проволока, которая намотана на железный сердечник.
Принцип действия данного электродвигателя: между магнитными полюсами статора (постоянного магнита) располагается простейший ротор, который представлен в виде одного витка медной проволоки. По данному проводнику будет протекать электрический ток. Данный виток проволоки с электрическим током образовывает вокруг себя магнитное поле. По правилу «левой руки» разместим над витком свою руку (левую) таким образом, чтобы направление от кисти к пальцам совпадало с направлением протекающего тока. В этом случае большой палец руки будет показывать, где у медного витка северный полюс. Не забывайте, что направлением электрического тока условно считается — направление, по которому идут электроны (отрицательный заряд). В результате взаимодействия между витком медной проволоки (то есть, подвижным ротором электродвигателя) и постоянным магнитом (неподвижным статором) виток медленно повернётся таким образом, что его возникший северный полюс притянется к южному полюсу постоянного магнита, ну, а южный полюс – к северному полюсу. Если поменять направление электрического тока в проволочном витке, то расположение магнитных полюсов у медного витка также поменяются на противоположное. Опять появятся силы отталкивания, и медный виток проволоки повернётся на пол-оборота по своей оси вращения. Следующее изменение направления тока создаст новый поворот, и так далее. В результате этого процесса магнитные силы способствуют вращению ротора (вала электродвигателя).

Изменение направления электрического тока в рабочей обмотке ротора электродвигателя осуществляется с помощью специального устройства, которое называется коллектором. Самый простой коллектор представляет собой металлическое кольцо, которое разрезано вдоль на 2 половинки. С каждой такой половинкой токопроводящего кольца соединён один из имеющихся концов рабочей обмотки ротора электродвигателя. К этим половинкам токопроводящих колец плотно прижимаются щётки – пластинки (металлические, графитовые), соединённые источником тока (батарейка, аккумулятор, генератор и т.д.). В результате обмотка ротора электрического двигателя оказывается соединённой с источником, и по ней течёт ток. При вращении ротора токопроводящие щётки переходят с одного полукольца на иное, направление электрического тока в обмотке ротора постоянно меняется, поэтому вращение постоянно.

3.Решите задачу: магнитный поток через замкнутый проводник равномерно увеличивается

от 0,2 мВб до 1 мВб в течение 0,01 секунды. Определите ЭДС индукции в проводнике.

Решение: по закону ЭМИ E_i=/DФ/Dt/.После вычислений получаем значение электромагнитной

индукции 80 мВ.

Билет №27