Действие магнитного поля на ток. Электродвигатель

Магнитное поле действует на ток

Вокруг любого проводника с током существует магнитное поле — это вы уже знаете. Но верно и обратное: если поместить проводник с током во внешнее магнитное поле, на него начинает действовать сила. Это важнейшее явление лежит в основе работы электродвигателей — устройств, которые превращают электрическую энергию в механическую работу. Электродвигатели окружают нас повсюду: в транспорте, бытовой технике, на заводах.

Сила, действующая на проводник

Проводник с током, помещённый между полюсами магнита, выталкивается из магнитного поля — он приходит в движение. Это можно увидеть на простом опыте: лёгкий проводник, подвешенный между полюсами подковообразного магнита, при включении тока отклоняется в сторону. Направление этой силы зависит от направления тока в проводнике и от направления магнитных линий поля. Если поменять направление тока на противоположное, изменится и направление движения проводника.

Устройство электродвигателя

В простейшем электродвигателе есть рамка с током, помещённая в магнитное поле постоянного магнита. На две противоположные стороны рамки силы действуют в разные стороны: одну сторону выталкивает вверх, другую — вниз. Возникает пара сил, и рамка поворачивается. Чтобы вращение не остановилось на полуобороте, ток в рамке вовремя переключают с помощью коллектора — полуколец со скользящими щётками. Благодаря этому рамка вращается непрерывно.

электрическая энергия -> вращение рамки -> механическая работа

В настоящем двигателе вместо одной рамки — много витков провода, а вместо постоянного магнита часто используют электромагнит, дающий более сильное поле. Главные части двигателя: неподвижная часть со магнитом (её называют статор) и вращающаяся часть — якорь с обмотками.

Преимущества и применение

Электродвигатели удобны: у них высокий КПД, они не дают дыма и копоти, легко включаются и могут быть очень маленькими или очень мощными. Поэтому их применяют почти везде:

• в электротранспорте: трамваи, троллейбусы, электропоезда, электромобили;
• в бытовой технике: вентиляторы, миксеры, стиральные машины, пылесосы;
• в промышленности: станки, насосы, подъёмные краны, конвейеры.

Частые ошибки. Электродвигатель не «создаёт» и не «производит» энергию, а только превращает электрическую энергию в механическую. Не путайте его с электрогенератором, в котором происходит обратное превращение — механической энергии в электрическую.

Кратко о главном

• На проводник с током в магнитном поле действует сила.
• Направление силы зависит от направления тока и магнитного поля.
• В электродвигателе рамка с током непрерывно вращается в магнитном поле.
• Непрерывность вращения обеспечивает коллектор со щётками.
• Электродвигатель превращает электрическую энергию в механическую.