Ο νόμος του Lenz and the Right Hand Rule: 8 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Ο σύγχρονος κόσμος δεν θα υπήρχε σήμερα χωρίς ηλεκτρομαγνήτες. σχεδόν όλα όσα χρησιμοποιούμε σήμερα λειτουργούν με ηλεκτρομαγνήτες με τον έναν ή τον άλλο τρόπο. Η μνήμη του σκληρού δίσκου στον υπολογιστή σας, το ηχείο στο ραδιόφωνό σας, η μίζα στο αυτοκίνητό σας, όλα χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες για να λειτουργήσουν.

Για να καταλάβετε πώς λειτουργούν οι μετασχηματιστές, τα πηνία Tesla, οι ηλεκτροκινητήρες και μια μυριάδα ηλεκτρονικών συσκευών. πρέπει να καταλάβετε πώς λειτουργούν οι ηλεκτρομαγνήτες και ο κανόνας του δεξιού χεριού.

Βήμα 1: Ρεύμα σε αγωγό

Ναι είπα ρεύμα όχι τάση? η τάση είναι ένα δυναμικό σε έναν αγωγό και το ρεύμα περνά μέσα από έναν αγωγό.

Σκεφτείτε την τάση και το ρεύμα όπως το νερό σε έναν σωλήνα και ο σωλήνας είναι το φορτίο σας. Το νερό εισέρχεται στον σωλήνα στα 35 psi με ρυθμό 5 γαλόνια το λεπτό. Στο άλλο άκρο του σωλήνα το νερό βγαίνει από το σωλήνα με 0 psi με ρυθμό 5 γαλόνια το λεπτό.

Όπως το νερό στο ρεύμα του σωλήνα πηγαίνει στον αγωγό και το ίδιο ρεύμα βγαίνει από τον αγωγό.

Βήμα 2: Ο κανόνας του δεξιού χεριού σε έναν μαέστρο

Όταν ένα ρεύμα, (Κόκκινο βέλος) εφαρμόζεται σε έναν αγωγό δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από τον αγωγό. (Μπλε βέλη) Για να προβλέψετε την κατεύθυνση της ροής των μαγνητικών πεδίων γύρω από τον αγωγό, χρησιμοποιήστε τον κανόνα του δεξιού χεριού. Τοποθετήστε το χέρι σας στον αγωγό με τον αντίχειρά σας στραμμένο προς την κατεύθυνση του ρεύματος και τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση της ροής των μαγνητικών πεδίων.

Βήμα 3: Ο κανόνας του δεξιού χεριού σε ένα πηνίο

Όταν τυλίγετε τον αγωγό γύρω από ένα σιδηρούχο μέταλλο όπως χάλυβα ή σίδηρο, τα μαγνητικά πεδία του σπειροειδούς αγωγού συγχωνεύονται και ευθυγραμμίζονται, αυτό ονομάζεται ηλεκτρομαγνήτης. Το μαγνητικό πεδίο ταξιδεύει από το κέντρο του πηνίου περνάει το ένα άκρο του ηλεκτρομαγνήτη γύρω από το εξωτερικό του πηνίου και στο αντίθετο άκρο πίσω στο κέντρο του πηνίου.

Οι μαγνήτες έχουν βόρειο και νότιο πόλο, για να προβλέψετε ποιο άκρο είναι ο βόρειος ή ο νότιος πόλος σε ένα πηνίο, πάλι χρησιμοποιείτε τον κανόνα του δεξιού χεριού. Μόνο αυτή τη φορά με το δεξί σας χέρι στο πηνίο, δείξτε τα δάχτυλά σας προς την κατεύθυνση της ροής του ρεύματος στον κουλουριασμένο αγωγό. (Κόκκινα βέλη) Με τον δεξί αντίχειρα να δείχνει το στενό κατά μήκος του πηνίου, θα πρέπει να δείχνει προς το βόρειο άκρο του μαγνήτη.

Βήμα 4: Ηλεκτρομαγνητικά ρελέ και βαλβίδες

Οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες και τα ρελέ είναι ηλεκτρομαγνήτες που δεν βασίζονται στον κανόνα του δεξιού χεριού όσο άλλες συσκευές. Ωστόσο, η πρόβλεψη του βορρά είναι εύκολη σε ένα μόνο πηνίο. Λειτουργώντας ως διακόπτες και βαλβίδες, είναι μια απλή συσκευή που χρειάζεται μόνο να μετακινήσει έναν ενεργοποιητή που ανοίγει και κλείνει ένα διακόπτη ή βαλβίδα.

Ο ενεργοποιητής φορτώνεται με ελατήριο με τον ενεργοποιητή έξω ή μακριά από τον πυρήνα των πηνίων. Όταν εφαρμόζετε ένα ρεύμα στο πηνίο δημιουργεί έναν ηλεκτρομαγνητικό που τραβά τον ενεργοποιητή προς τον πυρήνα των διακοπτών ή των βαλβίδων που ανοίγουν ή κλείνουν το πηνίο.

Μπορείτε να μάθετε περισσότερα εδώ:

Wikipedia

Βήμα 5: Πώς λειτουργούν οι μετασχηματιστές

Οι μετασχηματιστές εξαρτώνται πολύ από τον κανόνα του δεξιού χεριού. Το πώς ένα κυμαινόμενο ρεύμα σε ένα πρωτεύον πηνίο δημιουργεί ένα ρεύμα σε ένα δευτερεύον πηνίο ασύρματα ονομάζεται νόμος του Lenz.

Wikipedia

Όλα τα πηνία σε έναν μετασχηματιστή πρέπει να τυλιχτούν στην ίδια κατεύθυνση.

Ένα πηνίο θα αντισταθεί σε μια αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο, οπότε όταν εφαρμόζεται AC ή ένα παλμικό ρεύμα στο πρωτεύον πηνίο, δημιουργεί ένα κυμαινόμενο μαγνητικό πεδίο στο πρωτεύον πηνίο.

Όταν το κυμαινόμενο μαγνητικό πεδίο φτάσει στο δευτερεύον πηνίο δημιουργεί ένα αντίθετο μαγνητικό πεδίο και ένα αντίθετο ρεύμα στο δευτερεύον πηνίο.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον κανόνα του δεξιού χεριού στο πρωτεύον πηνίο και το δευτερεύον για να προβλέψετε την έξοδο του δευτερεύοντος Ανάλογα με τον αριθμό στροφών στο πρωτεύον πηνίο και τον αριθμό στροφών στο δευτερεύον πηνίο, η τάση αλλάζει σε υψηλότερη ή χαμηλότερη Τάση.

Εάν δυσκολεύεστε να ακολουθήσετε το θετικό και το αρνητικό στο δευτερεύον πηνίο. σκεφτείτε το δευτερεύον πηνίο ως πηγή ενέργειας ή μια μπαταρία όπου εξέρχεται ενέργεια και σκεφτείτε το πρωτεύον ως φορτίο όπου καταναλώνεται ενέργεια.

Βήμα 6: DC Electric Motors

Ο κανόνας του δεξιού χεριού είναι πολύ σημαντικός στους κινητήρες εάν θέλετε να λειτουργούν όπως εσείς θέλετε. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία για να περιστρέψουν τον οπλισμό του κινητήρα. Οι κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες έχουν μόνιμο μαγνήτη στον οπλισμό. Αυτός ο κινητήρας DC έχει τον μόνιμο μαγνήτη στον στάτορα, οπότε το μαγνητικό πεδίο στον στάτορα είναι σταθερό και το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο βρίσκεται στον οπλισμό.

Οι βούρτσες παρέχουν ρεύμα στα τμήματα του μεταγωγέα στον οπλισμό. Οι δύο λειτουργούν ως διακόπτης που περιστρέφει το ρεύμα από ένα πηνίο που περιελίσσεται στον οπλισμό στο επόμενο πηνίο που περιελίσσεται στον περιστρεφόμενο οπλισμό.

Τα τμήματα του μεταγωγέα παρέχουν ρεύμα στο τύλιγμα του οπλισμού κάνοντας τον Βορρά και τον Νότο ακριβώς στη μία πλευρά του Βορρά και του Νότου από τους μόνιμους μαγνήτες των αστεριών. Όταν ο Νότος τραβιέται προς Βορρά, ο οπλισμός περιστρέφεται στο επόμενο τμήμα του μεταγωγέα και το επόμενο πηνίο στον οπλισμό ενεργοποιείται.

Για να αντιστρέψετε την κατεύθυνση αυτού του κινητήρα, αλλάξτε την πολικότητα εάν τα καλώδια οδηγούν στις βούρτσες.

Μπορείτε να μάθετε περισσότερα εδώ:

Wikipedia

Βήμα 7: AC DC Motors

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία στον οπλισμό, όπως και οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία για να περιστρέψουν τον οπλισμό του κινητήρα. Σε αντίθεση με τους κινητήρες DC, οι κινητήρες AC DC δεν έχουν μόνιμους μαγνήτες στον στάτορα ή τον οπλισμό. Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος έχουν ηλεκτρομαγνήτες στον στάτορα, οπότε το μαγνητικό πεδίο στον στάτορα είναι σταθερό όταν τροφοδοτείται με ρεύμα συνεχούς ρεύματος. Όταν τροφοδοτούνται με ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος, τα μαγνητικά πεδία στον οπλισμό και τον στάτορα κυμαίνονται από κοινού με το ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτό κάνει τον κινητήρα να λειτουργεί το ίδιο είτε τροφοδοτείται με ρεύμα DC είτε AC.

Το ρεύμα μπαίνει πρώτα στο πρώτο πηνίο στάτορα που ενεργοποιεί τον πόλο του πρώτου στάτορα. Από το πρώτο πηνίο το ρεύμα πηγαίνει στο πρώτο ρεύμα παροχής βούρτσας στα τμήματα του μεταγωγέα στον οπλισμό. Οι βούρτσες και τα τμήματα στον μεταγωγέα λειτουργούν ως διακόπτης που περιστρέφει το ρεύμα από ένα πηνίο που περιελίσσεται στον οπλισμό στην επόμενη περιέλιξη πηνίου στον περιστρεφόμενο οπλισμό. Τελευταία το ρεύμα βγαίνει από τον οπλισμό μέσω της δεύτερης βούρτσας και μπαίνει στο πηνίο του δεύτερου στάτορα ενεργοποιώντας τον δεύτερο πόλο στάτορα.

Τα τμήματα στον μεταγωγέα παρέχουν ρεύμα στην περιέλιξη του οπλισμού, κάνοντας τον Βορρά και τον Νότο ακριβώς στη μία πλευρά του Βορρά και του Νότου των ηλεκτρομαγνητών του αστεριού. Όταν ο Νότος τραβιέται προς Βορρά, ο οπλισμός περιστρέφεται στο επόμενο τμήμα του μεταγωγέα και το επόμενο πηνίο στον οπλισμό ενεργοποιείται.

Ακριβώς όπως ο κινητήρας DC. για να αντιστρέψετε την κατεύθυνση αυτού του μοτέρ αλλάξτε τα καλώδια στις βούρτσες.

Μπορείτε να μάθετε περισσότερα εδώ:

Wikipedia

Βήμα 8: Άλλες συσκευές

Υπάρχουν πάρα πολλές συσκευές που χρησιμοποιούν ηλεκτρομαγνήτες για να τις καλύψουν όλες, το μόνο που πρέπει να θυμάστε για να εργαστείτε μαζί τους είναι ο νόμος του Lenz και ο κανόνας του δεξιού χεριού.

Οι ηχείες λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο που λειτουργεί μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα, οι διαφορές είναι ότι ο ενεργοποιητής είναι μόνιμος μαγνήτης και το πηνίο βρίσκεται στο κινητό διάφραγμα.

Οι κινητήρες επαγωγής χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία και νόμο φακού για να δημιουργήσουν τη ροπή στον οπλισμό.

Όλοι οι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούν περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία και για να προβλέψουν τους πόλους χρησιμοποιείτε τον κανόνα του δεξιού χεριού.