motorok és a megfelelő kiválasztása

mi mozgatja a motort?

a leggondosabb és legegyszerűbb válasz a mágnesesség! Oké, most fogjuk ezt az egyszerű erőt és csináljunk belőle egy szuper autót!

ahhoz, hogy a dolgok egyszerűek legyenek, meg kell vizsgálnunk néhány fogalmat a gondolatkísérlet lencséjén keresztül. Bizonyos szabadságjogokat meg fogunk venni, de ha be akarsz mocskolódni a részletekkel, konzultálhatsz Dr. Griffiths-szel. Gondolatkísérletünkhöz azt fogjuk kijelenteni, hogy a mágneses teret egy mozgó elektron, azaz áram hozza létre. Bár ez egy klasszikus modellt hoz létre számunkra, a dolgok lebomlanak, amikor elérjük az atomi szintet. Ahhoz, hogy jobban megértsük a mágnesesség atomi szintjét, Griffiths elmagyarázza ezt egy másik könyvben…

elektromágnesesség

mágnes vagy mágneses mező létrehozásához meg kell vizsgálnunk, hogyan keletkeznek. Az áram és a mágneses mező közötti kapcsolat a jobb oldali szabály szerint viselkedik. Amint az áram áthalad egy huzalon, mágneses mező alakul ki a huzal körül az ujjai irányában, miközben körbefutják. Ez az egyszerűsítés az AMP-nak, az AMP-nek a Kényszertörvény mivel egy áramvezető huzalra hat. Most, ha ugyanazt a vezetéket egy már létező mágneses mezőbe helyezi, akkor erőt generálhat. Ezt az erőt Lorentz-erőnek nevezzük.

ha az áram növekszik, a mágneses mező erőssége erősödik. Bár, hogy valami hasznosat csináljon a mezővel, hihetetlen mennyiségű áramra lenne szükség. Ezenkívül az áramot továbbító huzal ugyanazt a mágneses erőt hordozná, így ellenőrizetlen mezőket hozna létre. A huzal hurokba hajlításával irányított és koncentrált mező hozható létre.

elektromágnesek

a huzal hurkolásával és egy áram átadásával elektromágnes jön létre. Ha egy huzalhurok képes koncentrálni a mezőt, mit tehet többel? Mit szólnál még néhány százhoz! Minél több hurkot ad hozzá az áramkörhöz, annál erősebb lesz a mező egy adott áramhoz. Ha ez a helyzet, miért nem látunk több ezer, ha nem millió tekercset a motorokban és az elektromágnesekben? Nos, minél hosszabb a huzal, annál nagyobb az ellenállása. Ohm törvénye (V = I*R) azt mondja, hogy az ellenállás növekedésével ugyanazt az áramot kell fenntartani, a feszültségnek növekednie kell. Bizonyos esetekben van értelme nagyobb feszültségeket használni; más esetekben egyesek nagyobb, kisebb ellenállású vezetéket használnak. A nagyobb huzal használata költségesebb, és általában nehezebb vele dolgozni. Ezek olyan tényezők, amelyeket mérlegelni kell a motor tervezésekor.

kísérleti idő

saját elektromágnes létrehozásához egyszerűen keressen egy csavart (vagy más kerek acél tárgyat), néhány mágneses huzalt (30-22 mérőműszer jól működik) és egy akkumulátort.

tekerje 75-100 huzalfordulat között az acél körül. Acélközpont használata tovább koncentrálja a mágneses teret, növelve annak tényleges szilárdságát. A következő részben áttekintjük, miért történik ez.

most homokpapírral távolítsa el a szigetelést a vezetékek végeiről, és csatlakoztassa az egyes vezetékeket az akkumulátor minden egyes csatlakozójához. Gratulálok! Ön építette a motor első alkatrészét! Az elektromágnes szilárdságának teszteléséhez próbáljon meg gemkapcsokat vagy más apró acél tárgyakat felvenni.

Ferromágnesesség

visszatekintve gondolatkísérletünk elejére, a mágneses mezőket csak áram hozhatja létre. Az áram definícióját elektronok áramlásaként véve az atom körül keringő elektronoknak áramot, tehát mágneses mezőt kell létrehozniuk! Ha minden atomnak van elektronja, akkor minden mágneses? Igen! Minden anyag, beleértve a békákat is, képes kifejezni a mágneses tulajdonságokat, ha elegendő energiát kap. De nem minden mágnesesség jön létre egyenlően. Az ok, amiért fel tudom venni a csavarokat egy refriderator mágnessel és nem egy békával, a különbség a ferromágnesesség és a paramágnesesség között. A kettő (és még néhány típus) megkülönböztetésének módja a kvantummechanika tanulmányozása.

a Ferromágnesesség lesz a középpontban, mivel ez a legerősebb jelenség, és ezzel rendelkezünk a legtöbb tapasztalattal. Továbbá, hogy megkönnyítsük számunkra, hogy ezt kvantum szinten értsük meg, elfogadjuk, hogy a ferromágneses anyagok atomjai hajlamosak összehangolni mágneses mezőjüket szomszédaikkal. Bár hajlamosak összehangolódni, az anyag és más tényezők, például a kristályszerkezet következetlenségei mágneses doméneket hoznak létre.

ha a mágneses tartományok véletlenszerű sorrendben vannak igazítva, a szomszédos mezők kioltják egymást, ami nem mágnesezett anyagot eredményez. Miután egy erős külső mező jelenlétében lehetséges ezeket a tartományokat újra összehangolni. Ezeknek a tartományoknak az összehangolásával a teljes mező erősödik, mágnest hozva létre!

ez az újbóli igazítás a mező erősségétől függően állandó lehet. Ez nagyszerű, mert ezekre szükségünk lesz a következő részben.

állandó mágnesek

az állandó mágnesek ugyanúgy viselkednek, mint az elektromágnesek. Az egyetlen különbség az, hogy állandóak.

minden rajzon a nyilak az északi pólustól a déli pólus felé mutatnak. Egy másik konvenció az, hogy a piros színt észak, a kéket pedig Dél képviseletére használják. A mágnesek polaritásának azonosításához használjon iránytűt. Mivel az ellentétek vonzódnak, a tű észak felé mutat a mágnes déli pólusához.

ugyanezt a kísérletet elvégezheti egy elektromágnessel a polaritás meghatározásához.

ha megfordítja az áram áramlását, láthatja, hogy az elektromágnes hogyan fordíthatja meg pólusait.

ez egy kulcsfontosságú elv az épület motorok! Most nézzünk meg néhány különböző motort, és hogyan használják a mágneseket és az elektromágneseket.