Закон Ленца и правило правой руки: 8 шагов (с иллюстрациями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Современный мир не существовал бы сегодня без электромагнитов; почти все, что мы используем сегодня, так или иначе работает на электромагнитах. Память на жестком диске в вашем компьютере, динамик в вашем радио, стартер в вашем автомобиле, все используют электромагниты для работы.

Чтобы понять, как работают трансформаторы, катушки Тесла, электродвигатели и множество электронных устройств; вам нужно понимать, как работают электромагниты, и понимать правило правой руки.

Шаг 1: ток в проводнике

Да, я сказал, что ток, а не напряжение; напряжение - это потенциал на проводнике, а ток проходит через проводник.

Думайте о напряжении и токе, как о воде в трубе, а труба - это ваша нагрузка. Вода поступает в трубу под давлением 35 фунтов на квадратный дюйм со скоростью 5 галлонов в минуту. На другом конце трубы вода выходит из трубы под давлением 0 фунтов на квадратный дюйм со скоростью 5 галлонов в минуту.

Как вода в трубе, ток идет по проводнику, и такой же ток выходит из проводника.

Шаг 2: Правило правой руки в дирижере

Когда к проводнику прикладывается ток (красная стрелка), он создает магнитное поле вокруг проводника. (Синие стрелки) Чтобы предсказать направление потока магнитных полей вокруг проводника, используйте правило правой руки. Положите руку на проводник, указав большим пальцем в направлении тока, а пальцы - в направлении потока магнитного поля.

Шаг 3: Правило правой руки в катушке

Когда вы наматываете проводник на черный металл, такой как сталь или железо, магнитные поля спирального проводника сливаются и выравниваются, это называется электромагнитом. Магнитное поле распространяется от центра катушки, выходит из одного конца электромагнита вокруг внешней стороны катушки и на противоположном конце обратно к центру катушки.

У магнитов есть северный и южный полюс, чтобы предсказать, какой конец является северным или южным полюсом в катушке, вы снова используете правило правой руки. Только на этот раз, держа правую руку на катушке, направьте пальцы в направлении тока, протекающего в свернутом проводнике. (Красные стрелки) Большой палец правой руки должен указывать прямо вдоль катушки, он должен указывать на северный конец магнита.

Шаг 4: электромагнитные реле и клапаны

Соленоиды и реле - это электромагниты, которые не так сильно полагаются на правило правой руки, как другие устройства. Однако предсказать север легко на одной катушке. Действуя как переключатели и клапаны, они представляют собой простое устройство, которому нужно только перемещать привод, который открывает и закрывает переключатель или клапан.

Привод подпружинен, при этом привод находится вне или от сердечника катушек. Когда вы подаете ток на катушку, он создает электромагнитное движение, притягивающее привод к сердечнику размыкающих или закрывающих переключателей или клапанов катушки.

Вы можете узнать больше здесь:

Википедия

Шаг 5: Как работают трансформаторы

Трансформаторы очень зависят от правила правой руки. То, как флуктуирующий ток в первичной катушке создает ток во вторичной катушке беспроводной связи, называется законом Ленца.

Википедия

Все катушки в трансформаторе должны быть намотаны в одном направлении.

Катушка будет сопротивляться изменению магнитного поля, поэтому, когда к первичной катушке подается переменный или пульсирующий ток, он создает флуктуирующее магнитное поле в первичной катушке.

Когда флуктуирующее магнитное поле достигает вторичной катушки, оно создает противоположное магнитное поле и противоположный ток во вторичной катушке.

Вы можете использовать правило правой руки для первичной обмотки и вторичной обмотки, чтобы предсказать выходной сигнал вторичной обмотки. В зависимости от количества витков на первичной обмотке и числа витков на вторичной обмотке напряжение изменяется на большее или меньшее. Напряжение.

Если вам трудно следить за положительным и отрицательным полюсом вторичной обмотки; думайте о вторичной катушке как об источнике питания или о батарее, на которую выходит энергия, а о первичной обмотке как о нагрузке, на которую потребляется энергия.

Шаг 6: Электродвигатели постоянного тока

Правило правой руки очень важно для двигателей, если вы хотите, чтобы они работали так, как вы хотите. Двигатели постоянного тока используют вращающиеся магнитные поля для вращения якоря двигателя. Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют в якоре постоянный магнит. Этот двигатель постоянного тока имеет постоянный магнит в статоре, поэтому магнитное поле в статоре фиксировано, а вращающееся магнитное поле находится в якоре.

Щетки подают ток на сегменты коммутатора на якоре. Они действуют как переключатель, вращая ток от одной обмотки катушки на якоре к следующей обмотке катушки на вращающемся якоре.

Сегменты коммутатора подают ток на обмотку якоря, образуя север и юг с одной стороны от севера и юга от постоянных магнитов стартера. Когда юг тянется к северу, якорь поворачивается к следующему сегменту коммутатора, и следующая катушка якоря возбуждается.

Чтобы изменить направление вращения этого двигателя, измените полярность, если провода идут к щеткам.

Вы можете узнать больше здесь:

Википедия

Шаг 7: Двигатели переменного тока постоянного тока

Двигатели переменного тока постоянного тока используют вращающиеся магнитные поля в якоре точно так же, как двигатели постоянного тока используют вращающиеся магнитные поля для вращения якоря двигателя. В отличие от двигателей постоянного тока, двигатели переменного тока постоянного тока не имеют постоянных магнитов в статоре или якоре. Двигатели переменного тока постоянного тока имеют электромагниты в статоре, поэтому магнитное поле в статоре фиксируется при питании постоянным током. При подаче переменного тока магнитные поля в якоре и статоре колеблются синхронно с переменным током. Это заставляет двигатель работать одинаково независимо от того, питается он постоянным или переменным током.

Сначала ток проходит в первую обмотку статора, запитывая первый полюс статора. От первой катушки ток идет к току питания первой щетки к сегментам на коммутаторе на якоре. Щетки и сегменты на коммутаторе действуют как переключатель, вращая ток от одной обмотки катушки на якоре до следующей обмотки катушки на вращающемся якоре. В последнюю очередь ток выходит из якоря через вторую щетку и попадает во вторую катушку статора, запитывая второй полюс статора.

Сегменты коммутатора подают ток на обмотку якоря, соединяя север и юг с одной стороны от севера и юга от электромагнитов стартера. Когда юг тянется к северу, якорь поворачивается к следующему сегменту коммутатора, и следующая катушка якоря возбуждается.

Прямо как двигатель постоянного тока; чтобы изменить направление вращения этого двигателя, поменяйте местами выводы щеток.

Вы можете узнать больше здесь:

Википедия

Шаг 8: другие устройства

Слишком много устройств, которые используют электромагниты, чтобы покрыть их все, единственное, что вам нужно помнить, чтобы работать с ними, - это Закон Ленца и Правило правой руки.

Динамики работают так же, как соленоид, разница в том, что исполнительный механизм представляет собой постоянный магнит, а катушка находится на подвижной диафрагме.

Асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля и закон Линзы для создания крутящего момента в якоре.

Все электродвигатели используют вращающиеся магнитные поля, и для предсказания полюсов вы используете правило правой руки.