电机的旋转原理和发电原理,一文读懂

Mr.zhuMr.zhu2025-05-07 23:55:01来源:优站库 (www.uzkoo.com)阅读:282

01 电流、磁场和力

首先,为了便于后续电机原理说明,我们来回顾一下有关电流、磁场和力的基本定律/法则。虽然有一种怀旧的感觉,但如果平时不常使用磁性元器件,就很容易忘记这些知识。

 

02 旋转原理详解

 

下面介绍一下电机的旋转原理。我们结合图片和公式来说明。

当导线框为矩形时,要考虑到作用在电流上的力。

 

作用于边a、c部分的力F为:

 

产生以中心轴为心轴的转矩。

 

例如,当考虑到旋转角度仅为θ的状态时,与b和d成直角作用的力为sinθ,因此a部分的转矩Ta由以下公式表示:

 

以相同的方式考虑c部分,则转矩加倍,并生成由以下公式计算出来的转矩:

 

由于矩形的面积为S=h・l,因此将其代入上述公式可得出以下结果:

 

该公式不仅适用于矩形,也适用于圆形等其他常见形状。电机就是利用了该原理。

 

关键要点:

电机的旋转原理遵循电流、磁场和力相关的定律(法则)。

 

电机的发电原理

 

下面将介绍电机的发电原理。

如上所述,电机是将电能转换为动力的设备,可以通过利用磁场和电流相互作用所产生的力来实现旋转运动。其实,反之,电机也能够通过电磁感应将机械能(运动)转换为电能。换个角度说,电机具有发电作用。提到发电,您可能就会想到发电机(也称为“Dynamo”、“Alternator”、“Generator”、“交流发电机”等),但是其原理与电机相同,并且基本结构相似。简而言之,电机可以通过使电流流经引脚而获得旋转运动,相反,当电机的轴旋转时,在引脚之间会有电流流过。

01 电机的发电作用

如前所述,电机的发电依赖于电磁感应。以下是相关定律(法则)和发电作用的图示。

 

左图显示电流按照弗莱明右手定则流动。通过导线在磁通中的运动,在导线中产生电动势并且有电流流动。

中间的图和右图表示按照法拉第定律和楞次定律,当磁铁(磁通)靠近或远离线圈时,电流沿不同的方向流动。

我们将在此基础上来解释发电原理。

02 发电原理详解

假设面积为S(=l×h)的线圈在均匀磁场中以ω的角速度旋转。

 

此时,假设线圈表面的平行方向(中间图中的黄线)和相对于磁通密度方向的垂直线(黑色虚线)形成角度为θ(=ωt),则穿透线圈的磁通量Φ由下式表示:

 

另外,通过电磁感应在线圈中产生的感应电动势E如下:

 

当线圈表面的平行方向垂直于磁通方向时,电动势变为零,而水平时电动势的绝对值最大。

 

这样,电机就具备了发电作用。我在这里说明的是电机具有旋转动作和发电作用,并不意味着要将电机用于发电。如果要发电,通常使用专为发电进行了优化的发电机。

 

关键要点:

电机的发电作用与旋转动作一样,遵循电流、磁场和力的定律(法则)。电机通过电磁感应将机械能(运动)转换为电能。

猜你想看

《战争之人 2》游戏 8 月 10-14 日开启最后一轮 Beta 测试
一个女人该如何打扮才能够美?
抽血后胳膊一片青是血管细?多半是你没压对
到底是早上锻炼好还是晚上锻炼好?
深圳近8成房源被外地人买走 大湾区的新移民来自哪儿?
特斯拉,想“革”皮卡的“命”
原液用在护肤哪个步骤?原液到底怎么用?你都知道吗?
酒店和宾馆有什么区别呢?内行人告诉你
人生有四件事不可俭省
炖肉,一定要记得六放六不放,做出的肉质鲜嫩无腥味
汽车一根、两根排气管啥差别?跑完高速含泪弄懂,差了十万八千里
知道什么是霍桑效应吗?
银河系旋臂之间藏着上万颗"蓝胖子"
这6种食品没有“保质期”,别再傻傻丢掉了
10大吉利花,好养有格调,吸“废气”制氧气,有的还能“泡茶喝”
电瓶车“没电再充”和“骑完就充”,哪个更伤电瓶?看修理工分析
开车时油门突然卡死?只踩刹车没用,这里告诉你方法保命没问题
D挡切换S挡到底要踩刹车吗?
epic官网打不开无法领取游戏?一招解决此类问题
生抽和老抽一字之差,区别很大,“抽”是什么意思?看完涨知识

推荐站点