Магнитное поле

Содержание

 

Введение...................................................................................................................3

Основная часть.........................................................................................................6

Заключение...............................................................................................................9

Список литературы................................................................................................11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Все знают, что такое магнит. Также все замечали, что магниты  притягивают к себе стальные предметы не только при непосредственном соприкосновении, но и на расстоянии, что свидетельствует  о наличии вокруг них магнитного поля. Каждый магнит имеет два полюса, которые условно называют северным (N) и южным (S) . При сближении одноименных  полюсов двух магнитов они отталкиваются, а при сближении разноименных полюсов- притягиваются. Магнитное  поле, созданное вокруг магнитов, состоит  из магнитных силовых линий, направленных от северного полюса к южному. С  удалением от магнита величина магнитного поля уменьшается.

 

Если через проводник  пропустить электрический ток, то вокруг него создается кольцевое магнитное  поле без выраженных полюсов. Если же проводник свернуть в виде спирали, то при прохождении по нему тока магнитное поле образует на концах спирали полюса - северный и южный. Если в середину такой катушки поместить стальной сердечник, то образуется электромагнит, имеющий все свойства обычного магнита (очень наглядно это показано в мультфильме "Ивашка из дворца пионеров", где главный герой с помощью электромагнита расправляется с Кащеем Бессмертным). Магнитное поле электромагнита можно увеличивать или уменьшать, изменяя силу тока или количество витков катушки. С увеличением силы тока или количества витков электромагнита увеличивается его магнитное поле.

 

 

Если проводник с током  поместить в магнитное поле магнита (электромагнита), то в результате взаимодействия магнитных полей проводника и  магнита проводник будет выталкиваться, т.е. электрическая энергия будет превращаться в механическую. На этом явлении основана работа электродвигателей.

Для превращения механической энергии в электрическую используют явление электромагнитной индукции. Если замкнутый проводник вращать  в магнитном поле, то в проводнике возникает электрический ток. Величина тока зависит от длины проводника, скорости пересечения,плотности магнитного поля и угла, под которым пересекаются магнитные силовые линии. На этом явлении основана работа генератора.

Вы, конечно же, обратили внимание, что картинки практически одинаковы? Не удивляйтесь, это свидетельство обратимости электрических машин. Обратимость электрических машин - одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот. Приоритетная функция электрической машины определяет её конструктивные особенности, вследствие которых обратимость становится неравномерной. Говоря по-русски, электрогенератор будет работать лучше, чем используемый в качестве генератора соответствующий по размерам электродвигатель, и наоборот.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основная часть

 

Итак, рассмотрим принцип  работы простейшего электродвигателя более детально. Электродвигателем называется устройство, принцип действия которого преобразование электрической энергии в механическую. Такое преобразование используется для запуска в работу всевозможных видов техники, начиная от самого простого рабочего оборудования и заканчивая автомобилями. Однако при всей полезности и продуктивности такого преобразования энергий, в данном свойстве есть небольшой побочный эффект, который проявляется в повышенном выделении тепла. Именно поэтому электрические двигатели оснащаются дополнительным оборудованием, которое способно охладить его и позволить работать в бесперебойном режиме.

Электрические двигатели состоят  из 2 основных функциональных частей: это  статор - неподвижная часть, и ротор - подвижной часть. У нашего упрощённого  электродвигателя статором будет подковообразный  постоянный магнит, ну, а ротором  – токопроводящая проволока, которая  намотана на железный сердечник.

Принцип действия данного электродвигателя заключается в следующем. Между  магнитными полюсами статора (постоянного  магнита) располагается простейший ротор, который представлен в  виде одного витка медной проволоки. По данному проводнику будет протекать  электрический ток. Данный виток  проволоки с электрическим током  образовывает вокруг себя магнитное  поле. По правилу «левой руки» разместим  над витком свою руку (левую) таким  образом, чтобы направление от кисти  к пальцам совпадало с направлением протекающего тока. В этом случае большой  палец руки будет показывать, где  у медного витка северный полюс. Не забывайте, что направлением электрического тока условно считается -  направление, по которому идут электроны (отрицательный заряд).

В результате взаимодействия между  витком медной проволоки (то есть, подвижным  ротором электродвигателя) и постоянным магнитом (неподвижным статором) виток  медленно повернётся таким образом, что его возникший северный полюс притянется к южному полюсу постоянного магнита, ну, а южный полюс – к северному полюсу. Если поменять направление электрического тока в проволочном витке, то расположение магнитных полюсов у медного витка также поменяются на противоположное. Опять появятся силы отталкивания, и медный виток проволоки повернётся на пол-оборота по своей оси вращения. Следующее изменение направления тока создаст новый поворот, и так далее. В результате этого процесса магнитные силы способствуют вращению ротора (вала электродвигателя).

Изменение направления электрического тока в рабочей обмотке ротора электродвигателя осуществляется с  помощью специального устройства, которое  называется коллектором. Самый простой  коллектор представляет собой металлическое кольцо, которое разрезано вдоль на 2 половинки. С каждой такой половинкой токопроводящего кольца соединён один из имеющихся концов рабочей обмотки ротора электродвигателя. К этим половинкам токопроводящих колец плотно прижимаются щётки – пластинки (металлические, графитовые), соединённые источником тока (батарейка, аккумулятор, генератор и т.д.). В результате обмотка ротора электрического двигателя оказывается соединённой с источником, и по ней течёт ток. При вращении ротора токопроводящие щётки переходят с одного полукольца на иное, направление электрического тока в обмотке ротора постоянно меняется, поэтому вращение постоянно.

Это и есть основное устройство и  принципы действия электродвигателей (постоянного тока). В зависимости  от сложности конструкции того или  иного электрического двигателя  появляются определённые качества, но сам общий принцип действия и  основополагающее устройство практически  у всех электрических машин одно и тоже, которое основано на взаимодействии электромагнитных полей, отталкиваемых друг от друга.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

На сегодняшний день наиболее распространенными  считаются двигатели, которые имеют  магнитоэлектрический тип. Есть еще  тип электродвигателей, которые  называют гистерезисные, однако они  не являются распространенными. Первый тип электродвигателей, магнитоэлектрического вида, могут подразделяться еще на два подтипа, а именно электродвигатели постоянного тока и двигатели переменного тока.

Первый вид двигателей осуществляет свою работу от постоянного тока, эти  типы электродвигателей используются тогда, когда возникает необходимость  регулировки скоростей. Данные регулировки  осуществляются посредством изменений  напряжения в якоре. Однако сейчас существует большой выбор всевозможных преобразователей частот, поэтому такие двигатели  стали применяться все реже и  реже.

Двигатели переменного тока соответственно работают посредством действия тока переменного типа. Здесь так же имеется своя классификация, и двигатели  делятся на синхронные и асинхронные. Их основным различием становится разница  во вращении необходимых элементов, в синхронном движущая гармоника  магнитов движется с той же скоростью, что и ротор. В асинхронных  двигателях наоборот, ток возникает  за счет разницы в скоростях движения магнитных элементов и ротора.

Благодаря своим уникальным характеристикам  и принципам действия электродвигатели на сегодняшний день распространенны гораздо больше, чем скажем двигатели внутреннего сгорания, поскольку они обладают рядом преимуществ перед ними. Так коэффициент полезного действия электродвигателей является очень высоким, и может достигать почти 98%. Так же электродвигатели отличаются высоким качеством и очень долгим рабочим ресурсом, они не издают много шума, и во время работы практически не вибрируют. Большим преимуществом такого типа двигателей является то, что они не нуждаются в топливе, и как результат не выделяют в атмосферу никаких загрязняющих веществ. К тому их использование является намного более экономичным, по сравнению с двигателями внутреннего сгорания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

 

1. В.И.Анохин. Отечественные автомобили. Машгиз 1962г.
2. А.С.Антонов и др. Армейские автомобили, часть 1 и 2 , 1970, Воениздат.
3. А.В.Богатырев Автомобили, М., Колос, 2001.
4. Ю.И.Боровских и др. Устройство автомобиля., М., Высшая школа. 1983г.
5. Н.А.Бухарин и др. Автомобили, 1973, М., Машиностороение.
6. Н.Н.Вишняков и др. Автомобиль. Основы конструкции. М., Машиностроение, 1986г.
7. А.И.Гришкевич Конструкция автомобилей. Конструирование и расчет. Часть 1 2, 1985, Высшая школа.
8. В.А.Илларионов и др. Теория и конструкция автомобиля. М., Машиностроение 1985г.
9. С.М.Круглов .Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей: практическое пособие. М., Высшая школа. 1987г
10. Е.В.Михайловский Устройство автомобилей, М., Машиностроение , 1982.
11. Молоков В.А., Зеленин С.Ф. Учебник по устройству автомобиля, 2005г.
12. Пузанков А.Г. Автомобили, устройство и эксплуатация, М., М. , 2004г.
13. А.А.Сабинин. Учебник шофера второго класса. Транспорт 1966г