Articles / 12月 1, 2021

モーターと右のものを選択する-learn.sparkfun.com

何がモーターを動かすのか？

最も曖昧で簡単な答えは磁気です！さて、今のは、この単純な力を取り、スーパーカーにそれを回してみましょう！

物事をシンプルに保つために、思考実験のレンズを通していくつかの概念を見る必要があります。いくつかの自由が取られますが、あなたがダウンして詳細を汚したい場合は、グリフィス博士に相談することができます。私たちの思考実験では、磁場は移動する電子、すなわち電流によって生成されると述べるつもりです。これは私たちが使用するための古典的なモデルを作成しますが、原子レベルに達すると物事は分解されます。磁気の原子レベルをもっと理解するために、Griffithsは別の本でそれを説明しています。..

電磁気学

磁石や磁場を作るには、それらがどのように生成されるかを見なければなりません。電流場と磁気場の関係は右辺の規則に従って振る舞う。電流がワイヤを通過すると、ワイヤの周りに指の方向に磁場が形成され、ワイヤの周りを包み込みます。これは、電流搬送ワイヤに作用するアンペールの力の法則を単純化したものです。これで、既存の磁場に同じワイヤを配置すると、力を発生させることができます。この力はローレンツ力と呼ばれます。

右手のルールは、電流経路に対する磁場の方向を示します。

(クレジット: 超物理学）

電流が増加すると、磁場の強さが強化されます。しかし、フィールドで何か有用なことをするには、信じられないほどの量の電流が必要です。さらに、電流を供給するワイヤは同じ磁気強度を持っているため、制御されていない磁場が発生します。ワイヤーをループに曲げることによって、指示され、集中された分野は作成することができます。

フィールドは変更されていません。ワイヤーをループに曲げることによって、分野の方向は単に一直線に並ぶ。

(クレジット: ハイパフィジックス）

電磁石

ワイヤをループして電流を流すことにより、電磁石が作成されます。ワイヤーの1つのループが分野を集中できれば多くと何をしてもいいですか。どのように数百以上について！回路に追加するループが多いほど、与えられた電流に対してフィールドが強くなります。そうであれば、モーターや電磁石に何千もの巻線が表示されないのはなぜですか？まあ、ワイヤが長いほど抵抗が高くなります。オームの法則（V=I*R）は、抵抗が増加するのと同じ電流を維持するためには、電圧が増加しなければならないと言います。いくつかのケースでは、より高い電圧を使用することが理にかなっています;他のケースでは、より少ない抵抗でより大きなワイヤを使用するものもあります。より大きなワイヤを使用すると、よりコストがかかり、一般的には作業が困難になります。これらは、モータを設計する際に考慮する必要がある要因です。

磁場を生成する通電電磁石。

(Credit:HyperPhysics)

実験時間

あなた自身の電磁石を作成するには、単にボルト（または他の丸い鋼のオブジェクト）、いくつかの磁石線（30-22ゲージが正常に動作します）、およ

: リチウム電池は、この実験のために推奨されていません。

鋼の周りに75-100回転のワイヤーの間を包みます。鋼鉄中心を使用して更に有効な強さを高める磁界を集中させます。これがなぜ起こるのかについては、次のセクションで説明します。

少しの熱収縮やテープは、コイルを鋼の中心に保つのに役立ちます。

さて、砂の紙を使用して、ワイヤの端から絶縁体を取り外し、各ワイヤをバッテリの各端子に接続します。おめでとうございます！あなたはモーターの最初のコンポーネントを構築しました！電磁石の強度をテストするには、ペーパークリップやその他の小さな鋼製の物体をピックアップしてみてください。

それは魔法ではない、それは科学です！!!

強磁性

私たちの思考実験の始まりを振り返ってみると、磁場は電流によってのみ生成されるかもしれません。電子の流れとして電流の定義を取ると、原子を周回する電子は、電流、したがって磁場を作るはずです！すべての原子が電子を持っている場合は、すべてが磁気ですか？はい！カエルを含むすべての物質は、十分なエネルギーが与えられたときに磁気特性を表現することができます。しかし、すべての磁気が均等に作られるわけではありません。私がrefriderator magnentでネジを拾うことができ、カエルではない理由は、強磁性と常磁性の違いです。この2つ（およびさらにいくつかのタイプ）を区別する方法は、量子力学の研究によるものです。

強磁性は最も強い現象であり、私たちが最も経験しているものであるため、私たちの焦点になります。さらに、量子レベルでこれを理解する必要がないようにするために、強磁性材料の原子は磁場を隣接する原子と整列させる傾向があることを受け入それらは整列する傾向がありますが、材料の不整合や結晶構造のような他の要因が磁区を作り出します。