Lenzs lag och högerregeln: 8 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Den moderna världen skulle inte existera idag utan elektromagneter; nästan allt vi använder idag körs på elektromagneter på ett eller annat sätt. Hårddiskminnet i din dator, högtalaren i din radio, startmotorn i din bil, alla använder elektromagneter för att fungera.

För att förstå hur transformatorer, Tesla -spolar, elmotorer och en myriad av elektroniska enheter fungerar; du måste förstå hur elektromagneter fungerar och högerregeln.

Steg 1: Ström i en konduktör

Ja jag sa ström inte spänning; spänning är en potential över en ledare, och ström passerar genom en ledare.

Tänk på spänning och ström som vatten i ett rör och röret är din last. Vatten går i röret vid 35 psi med en hastighet av 5 gallon i minuten. I andra änden av röret kommer vatten ut ur röret vid 0 psi med en hastighet av 5 gallon i minuten.

Liksom vattnet i rörledningen går i ledaren och samma ström kommer ut ur ledaren.

Steg 2: Högerregeln i en konduktör

När en ström (Röd pil) appliceras på en ledare skapar det ett magnetfält runt ledaren. (Blå pilar) För att förutsäga riktningen för magnetfältens flöde runt ledaren, använd högerregeln. Placera din hand på ledaren med tummen pekande i strömriktningen och fingrarna pekar i magnetfältflödets riktning.

Steg 3: Högerhandregeln i en spole

När du lindar ledaren runt en järnhaltig metall som stål eller järn, smälter de magnetiska fälten i den lindade ledaren och inriktas, detta kallas en elektromagnet. Magnetfältet rör sig från spolens centrum och passerar ut ena änden av elektromagneten runt spolens utsida och i motsatt ände tillbaka till spolens mitt.

Magneter har en nord- och en sydpol, för att förutsäga vilken ände som är nord- eller sydpolen i en spole, återigen använder du högerregeln. Endast den här gången med din högra hand på spolen, peka fingrarna i riktningen för strömflödet i den lindade ledaren. (Röda pilar) Med din högra tumme som pekar sundet längs spolen ska den peka mot magnetens norra ände.

Steg 4: Magnetventilreläer och ventiler

Solenoider och reläer är elektromagneter som inte är beroende av högerregeln lika mycket som andra enheter. Men att förutsäga norr är enkelt på en enda spole. Som omkopplare och ventiler är de en enkel enhet som bara behöver flytta ett ställdon som öppnar och stänger en omkopplare eller ventil.

Ställdonet är fjäderbelastat med ställdonet ut eller bort från spolarnas kärna. När du applicerar en ström på spolen skapar det en elektromagnetisk dragning av ställdonet mot kärnan i spolens öppnings- eller stängningsomkopplare eller ventiler.

Du kan lära dig mer här:

Wikipedia

Steg 5: Hur Transformers fungerar

Transformatorer är mycket beroende av högerregeln. Hur en fluktuerande ström i en primärspole skapar en ström i en sekundärspole trådlöst kallas Lenzs lag.

Wikipedia

Alla spolar i en transformator ska lindas i samma riktning.

En spole motstår en förändring av ett magnetfält, så när AC eller en pulserande ström appliceras på primärspolen skapar det ett fluktuerande magnetfält i primärspolen.

När det fluktuerande magnetfältet når sekundärspolen skapar det ett motsatt magnetfält och en motströmsström i sekundärspolen.

Du kan använda högerregeln på primärspolen och sekundären för att förutsäga sekundärens utgång Beroende på antalet varv på primärspolen och antalet varv på sekundärspolen ändras spänningen till en högre eller lägre Spänning.

Om du tycker att det positiva och negativa är svårt att följa på sekundärspolen; tänk på sekundärspolen som en strömkälla eller ett batteri där strömmen kommer ut, och tänk på den primära som en belastning där ström förbrukas.

Steg 6: DC -elmotorer

Högerregeln är mycket viktig i motorer om du vill att de ska fungera som du vill ha dem också. Likströmsmotorer använder roterande magnetfält för att rotera motorns ankar. Borstlösa likströmsmotorer har en permanent magnet i ankaret. Denna likströmsmotor har permanentmagneten i statorn så att magnetfältet i statorn är fixerat och det roterande magnetfältet är i ankaret.

Borstarna levererar ström till kommutatorns segment på ankaret. De två fungerar som en omkopplare som roterar strömmen från en spole som lindar på ankaret till nästa spole som lindar på den snurrande ankaret.

Segmenten på kommutatorn levererar ström till armaturlindningen vilket gör att norr och söder ligger precis vid ena sidan av norr och söder om stjärnorna permanentmagneter. När söder dras mot norr roterar ankaret till nästa segment på kommutatorn och nästa spole på ankaret aktiveras.

För att vända motorn i riktning, byt polaritet om det leder till borstarna.

Du kan lära dig mer här:

Wikipedia

Steg 7: AC DC -motorer

AC DC -motorer använder roterande magnetfält i ankaret precis som likströmsmotorer använder roterande magnetfält för att rotera motorns ankar. Till skillnad från likströmsmotorer har AC likströmsmotorer inte permanentmagneter i statorn eller ankaret. AC DC -motorer har elektromagneter i statorn så att magnetfältet i statorn fixeras när den matas med likström. När de levereras med växelström varierar magnetfälten i ankaret och statorn i samklang med växelströmmen. Detta gör att motorn fungerar likadant oavsett om den levereras med likström eller växelström.

Strömmen går först in i den första statorspolen som aktiverar den första statorpolen. Från den första spolen går strömmen till den första borstmatningsströmmen till segmenten på kommutatorn på ankaret. Borstarna och segmenten på kommutatorn fungerar som en omkopplare som roterar strömmen från en spole som lindar på ankaret till nästa spole som lindar på den snurrande ankaret. Senast lämnar strömmen ankaret via den andra borsten och går in i den andra statorspolen som aktiverar den andra statorspolen.

Segmenten på kommutatorn levererar ström till ankarlindningen vilket gör att norr och söder ligger precis vid ena sidan av norr och söder om stjärnornas elektromagneter. När söder dras mot norr roterar ankaret till nästa segment på kommutatorn och nästa spole på ankaret aktiveras.

Precis som likströmsmotorn; för att vända riktningen på denna motor byt ledarna till borstarna.

Du kan lära dig mer här:

Wikipedia

Steg 8: Andra enheter

Det finns alldeles för många enheter som använder elektromagneter för att täcka dem alla, det enda du behöver komma ihåg för att arbeta med dem är Lenz’s Law och The Right Hand Rule.

Högtalare fungerar på samma sätt som en solenoid fungerar skillnaderna är att ställdonet är en permanent magnet och spolen är på det rörliga membranet.

Induktionsmotorer använder roterande magnetfält och linslag för att skapa vridmomentet i ankaret.

Alla elmotorer använder roterande magnetfält och för att förutsäga polerna använder du högerregeln.