Prawo Lenza i zasada prawej ręki: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Współczesny świat nie istniałby dzisiaj bez elektromagnesów; prawie wszystko, czego dzisiaj używamy, działa na elektromagnesach w taki czy inny sposób. Pamięć dysku twardego w komputerze, głośnik w radiu, rozrusznik w samochodzie, wszystko to wykorzystuje do pracy elektromagnesy.

Aby zrozumieć, jak działają transformatory, cewki Tesli, silniki elektryczne i niezliczone urządzenia elektroniczne; musisz zrozumieć, jak działają elektromagnesy i regułę prawej ręki.

Krok 1: Prąd w przewodzie

Tak, powiedziałem, że prąd nie jest napięciem; napięcie jest potencjałem w przewodniku, a prąd przepływa przez przewodnik.

Pomyśl o napięciu i prądzie jak o wodzie w rurze, a rura jest twoim ładunkiem. Woda przepływa do rury pod ciśnieniem 35 psi z szybkością 5 galonów na minutę. Na drugim końcu rury woda wypływa z rury pod ciśnieniem 0 psi z szybkością 5 galonów na minutę.

Tak jak woda w rurze, prąd płynie do przewodnika i ten sam prąd wypływa z przewodnika.

Krok 2: Zasada prawej ręki w dyrygencie

Kiedy prąd (czerwona strzałka) jest przyłożony do przewodnika, wytwarza pole magnetyczne wokół przewodnika. (Niebieskie strzałki) Aby przewidzieć kierunek przepływu pól magnetycznych wokół przewodnika, użyj reguły prawej ręki. Połóż rękę na przewodniku z kciukiem skierowanym w kierunku prądu, a palce będą wskazywały kierunek przepływu pól magnetycznych.

Krok 3: Zasada prawej ręki w zwoju

Kiedy owiniesz przewodnik wokół metalu żelaznego, takiego jak stal lub żelazo, pola magnetyczne zwiniętego przewodnika łączą się i wyrównują, nazywa się to elektromagnesem. Pole magnetyczne przemieszcza się ze środka cewki na jednym końcu elektromagnesu na zewnątrz cewki, a na przeciwległym końcu z powrotem do środka cewki.

Magnesy mają biegun północny i południowy, aby przewidzieć, który koniec jest biegunem północnym lub południowym w cewce, ponownie używa się zasady prawej ręki. Tylko tym razem prawą ręką na cewce skieruj palce w kierunku przepływu prądu w przewodzie spiralnym. (Czerwone strzałki) Prawym kciukiem wskazującym cieśninę wzdłuż cewki, powinien on wskazywać północny koniec magnesu.

Krok 4: Przekaźniki i zawory elektromagnetyczne

Solenoidy i przekaźniki to elektromagnesy, które nie opierają się na zasadzie prawej ręki tak bardzo, jak inne urządzenia. Jednak przewidzenie północy jest łatwe na jednej cewce. Działając jako przełączniki i zawory, są prostym urządzeniem, które wystarczy poruszyć siłownikiem, który otwiera i zamyka przełącznik lub zawór.

Siłownik jest obciążony sprężyną z siłownikiem na zewnątrz lub z dala od rdzenia cewki. Po doprowadzeniu prądu do cewki wytwarza się elektromagnetyczne pociągnięcie siłownika w kierunku rdzenia cewki otwierającej lub zamykającej przełączniki lub zawory.

Możesz dowiedzieć się więcej tutaj:

Wikipedia

Krok 5: Jak działają transformatory

Transformatory są bardzo zależne od reguły prawej ręki. Sposób, w jaki zmieniający się prąd w cewce pierwotnej wytwarza prąd w cewce wtórnej, nazywany jest prawem Lenza.

Wikipedia

Wszystkie cewki w transformatorze powinny być uzwojone w tym samym kierunku.

Cewka będzie opierać się zmianie pola magnetycznego, więc gdy do cewki pierwotnej zostanie przyłożony prąd przemienny lub prąd pulsujący, w cewce pierwotnej powstaje zmienne pole magnetyczne.

Kiedy zmienne pole magnetyczne dociera do cewki wtórnej, wytwarza przeciwstawne pole magnetyczne i przeciwny prąd w cewce wtórnej.

Możesz użyć reguły prawej ręki dla uzwojenia pierwotnego i wtórnego, aby przewidzieć wyjście wtórnego W zależności od liczby zwojów uzwojenia pierwotnego i liczby zwojów uzwojenia wtórnego, napięcie zmienia się na wyższe lub niższe Napięcie.

Jeśli uważasz, że na uzwojeniu wtórnym trudno jest podążać za dodatnim i ujemnym; pomyśl o cewce wtórnej jako o źródle zasilania lub baterii, z której wychodzi moc, i pomyśl o uzwojeniu pierwotnym jako obciążeniu, w którym energia jest zużywana.

Krok 6: Silniki elektryczne prądu stałego

Zasada prawej ręki jest bardzo ważna w silnikach, jeśli chcesz, aby działały tak, jak chcesz. Silniki prądu stałego wykorzystują wirujące pola magnetyczne do obracania twornika silnika. Bezszczotkowe silniki prądu stałego mają w tworniku magnes trwały. Ten silnik prądu stałego ma magnes trwały w stojanie, dzięki czemu pole magnetyczne w stojanie jest stałe, a wirujące pole magnetyczne w tworniku.

Szczotki dostarczają prąd do segmentów komutatora na tworniku. Obydwa działają jak przełącznik obracający prąd z jednego uzwojenia cewki na tworniku do następnego uzwojenia cewki na wirującej zbroi.

Segmenty komutatora dostarczają prąd do uzwojenia twornika tworzącego północ i południe tuż po jednej stronie północnej i południowej magnesów stałych gwiazd. Gdy południe jest przyciągane w kierunku północnym, zwora obraca się do następnego segmentu w komutatorze, a następna cewka zwory jest zasilana.

Aby odwrócić kierunek tego silnika, zmień polaryzację, jeśli prowadzi do szczotek.

Możesz dowiedzieć się więcej tutaj:

Wikipedia

Krok 7: Silniki AC DC

Silniki prądu przemiennego prądu stałego wykorzystują wirujące pola magnetyczne w tworniku, podobnie jak silniki prądu stałego wykorzystują obrotowe pola magnetyczne do obracania twornika silnika. W przeciwieństwie do silników prądu stałego, silniki prądu stałego prądu przemiennego nie mają magnesów trwałych w stojanie lub zworze. Silniki AC DC mają elektromagnesy w stojanie, więc pole magnetyczne w stojanie jest stałe, gdy są zasilane prądem stałym. Przy zasilaniu prądem przemiennym pola magnetyczne w tworniku i stojanie zmieniają się zgodnie z prądem przemiennym. Dzięki temu silnik działa tak samo, niezależnie od tego, czy jest zasilany prądem stałym, czy przemiennym.

Prąd najpierw trafia do pierwszej cewki stojana, zasilając pierwszy biegun stojana. Z pierwszej cewki prąd płynie do pierwszego prądu zasilającego szczotkę do segmentów na komutatorze na tworniku. Szczotki i segmenty na komutatorze działają jak przełącznik obracający prąd z jednego uzwojenia cewki na tworniku do następnego uzwojenia cewki na wirującym zworze. Na koniec prąd wypływa z twornika przez drugą szczotkę i przechodzi do cewki drugiego stojana, zasilając drugi biegun stojana.

Segmenty komutatora dostarczają prąd do uzwojenia twornika tworzącego północ i południe tuż po jednej stronie północy i południa elektromagnesów starora. Gdy południe jest przyciągane w kierunku północnym, zwora obraca się do następnego segmentu w komutatorze, a następna cewka zwory jest zasilana.

Podobnie jak silnik prądu stałego; aby odwrócić kierunek tego silnika, zamień przewody na szczotki.

Możesz dowiedzieć się więcej tutaj:

Wikipedia

Krok 8: Inne urządzenia

Jest zbyt wiele urządzeń, które wykorzystują elektromagnesy, aby je wszystkie pokryć, jedyną rzeczą, o której musisz pamiętać, aby z nimi pracować, jest prawo Lenza i reguła prawej ręki.

Głośniki działają tak samo jak elektrozawór, z tą różnicą, że siłownik jest magnesem trwałym, a cewka znajduje się na ruchomej membranie.

Silniki indukcyjne wykorzystują wirujące pola magnetyczne i prawo soczewki do wytworzenia momentu obrotowego w tworniku.

Wszystkie silniki elektryczne wykorzystują wirujące pola magnetyczne, a do przewidywania biegunów stosuje się regułę prawej ręki.