Silnik elektryczny

• Silnik elektryczny, maszyna służąca do przetwarzania energii elektrycznej na pracę mechaniczną. Głównymi częściami silnika elektrycznego są: stojan z jedną lub kilkoma parami elektromagnesów oraz wirnika z uzwojeniem twornikowy

                                           Budowa silnika 

          Można w prosty sposób zbudować silnik elektryczny. Będą potrzebne następujące materiały:

                               - podstawka (najlepiej drewniana)
                               - bateria (najlepiej 4.5V)
                               - magnes
                               - około 40cm emaliowanego drutu (najlepiej miedzianego)
                               - dwa krótsze kawałki drutu
                               - dwa spinacze równej wielkości
                               - parę pinezek

   


                                              Jak to działa

U podstaw działania silnika elektrycznego leży fakt działania siły elektrodynamicznej na przewodnik z prądem. Siła ta jest prostopadła do płaszczyzny wyznaczonej przez wektor indukcji magnetycznej B i kierunek płynącego prądu. Rozmieszczenie przestrzenne magnesu (źródła pola magnetycznego) i ramki przez którą płynie prąd powoduje obrót ramki do pozycji pionowej. W profesjonalnym silniku elektrycznym komutator przełącza kierunek prądu co pół obrotu, utrzymując ciągły ruch obrotowy silnika. Budowany przez nas silnik jednak wykorzystuje prostszy mechanizm. W miejscu styku spinaczy z ramką została zachowana izolacja na połowie długości obwodu drutu. Przez to siła elektromagnetyczna działa tylko przez połowę obrotu ramki. Przez drugą połowę obrotu nie ma kontaktu elektrycznego, prąd nie płynie i ramka wykonuje drugą połowę obrotu dzięki własnej bezwładności. W ten sposób osiągnięto ciągły ruch obrotowy bez konieczności stosowania skomplikowanych rozwiązań mechanicznych. Każdy może w przeciągu godziny zbudować analogiczne urządzenie i poznać zasadę działania silnika elektrycznego.

Prądnica

• Prądnica jest urządzeniem wytwarzającym energię elektryczną kosztem dostarczonej jej energii mechanicznej.       Podstawowym zjawiskiem fizycznym odpowiadającym za wytwarzanie prądu w prądnicy jest zjawisko indukcji elektromagnetycznej.
  Podstawowe części prądnicy to stojan, jest to nieruchoma część związana z obudową oraz wirnik, część ruchoma wewnątrz stojana. Na wirnik nawinięte są zwoje przewodnika przecinające pole magnetyczne, wytwarzane przez uzwojenie stojana lub umieszczony zamiast tego magnes, powodując indukowanie zmiennej siły elektromotorycznej. W prądnicy prądu stałego na wirniku zamontowany jest dodatkowo komutator który prostuje przebieg wzbudzanego prądu.
  Prądnice ze względu na rodzaj wytwarzanego prądu dzielimy na prądnice prądu stałego oraz alternatory (prądnice prądu przemiennego). Dla obu typów prądnic istnieje wiele różnych rodzajów, które omówimy później.     

                               Prądnica która wykonamy !!!     
    

           http://www.youtube.com/watch?v=1JBU7Z1Nu5A&feature=player_embedded

• Potrzebne materiały
  
  Do wykonania doświadczeń potrzebne będą:
   

• dwa magnesy neodymowe,
   
•  około 100m drutu miedzianego emaliowanego,
   
• dioda luminescencyjna,
   
• buteleczka po popularnym napoju mlecznym „zwiększającym odporność organizmu”,
   
• patyczek do szaszłyków,
   
• taśma izolacyjna,
   
• lutownica,
   
• nóż,
   

                      Dodatkowe informacje o prądnicy pod adresem :

     http://www.pl.euhou.net/index.php?option=com_content&task=view&id=185&Itemid=13 


 

 

Opis pola magnetycznego

 • Pole magnetyczne to przestrzeń, w której występują oddziaływania magnetyczne. Źródłem pola magnetycznego są poruszające się ładunki elektryczne.

         • Linie pola magnetycznego wyznaczają hipotetyczne tory, po których poruszałby się pojedynczy biegun magnetyczny N. W miejscach większego zagęszczenia linii oddziaływania magnetyczne są silniejsze. Linie pola magnetycznego, w przeciwieństwie do linii pól: grawitacyjnego i elektrostatycznego, są zawsze zamknięte (zaczynają się na biegunie N, kończą na biegunie S). 

Pola magnetyczne magnesów stałych: sztabkowego i podkowiastego przedstawione zostały na rysunkach

Siły w polu magnetycznym

• Siła elektrodynamiczna Fel to siła, z jaką pole magnetyczne działa na przewodnik z prądem umieszczony w tym polu. Siła elektrodynamiczna wyraża się wzorem:



          a jej wartość wynosi: Fel = I·l·B·sinα,
          

  

         gdzie: α – kąt pomiędzy wektorami
Siła elektrodynamiczna jest skierowana prostopadle do linii pola magnetycznego oraz prostopadle do przewodnika. Jej zwrot wyznaczamy za pomocą tzw. reguły trzech palców lewej dłoni.

Jeżeli trzy palce lewej dłoni: wskazujący, środkowy i kciuk ustawimy wzajemnie prostopadle i tak, aby palec wskazujący pokazywał zwrot wektora indukcji palec środkowy zwrot i kierunek prądu w przewodniku, to kciuk wskaże zwrot siły elektrodynamicznej.

• Siła Lorentza FL jest wektorem prostopadłym do płaszczyzny wyznaczonej przez wektory indukcji

 i prędkości cząstki 

 

   Jej wartość obliczamy ze wzoru:
 

   FL = q·v·B·sinα\