Уткин Владимир: другие произведения.

Секрет простейшего электродвигателя

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Конкурс фантастических романов "Утро. ХХII век"
Конкурсы романов на Author.Today

Летние конкурсы на ПродаМан
Открой свой Выход в нереальность
Peклaмa
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    Описывается принцип работы игрушки под названием "Простейший электродвигатель". Показано, что в формировании вращения участвует гравитация.


Секрет простейшего электродвигателя

(гравитация участвует в формировании вращения)

От Владимира Уткина u.v@bk.ru

  
   В Сети можно найти конструкцию простейшего электродвигателя, состоящего из элементарной катушки, постоянного магнита и батарейки - Рис.1.
  
   0x01 graphic
0x01 graphic
   Рис.1 Простейший электродвигатель - катушка с током вращается в поле постоянного магнита.
  
   Эта нехитрая игрушка позабавила многих и скрасила их досуг, однако мало кто задавался вопросом: "Почему катушка с током вращается в поле постоянного магнита?"
   Ведь в школе нас учили, что катушка с током должна занимать строго определенное положение по отношению к постоянному магниту. Чтобы катушка вращалась, нужны щетки и смена направления тока - Рис.2.
  
   0x01 graphic
0x01 graphic
   Рис.2 Классический электродвигатель постоянного тока
  
   Кроме того, если замерить ток, потребляемый простейшим электродвигателем, то окажется, что он минимален на холостом ходу и максимален когда элементарная катушка заторможена - Рис.3.
   0x01 graphic
0x01 graphic
   Рис.3 Потребляемый ток в состоянии свободного вращения и торможения.
   То есть, простейший электродвигатель ведет себя так, как классический электродвигатель. Но как это может быть? Вращающаяся в постоянном поле элементарная катушка может генерировать только переменную ЭДС и уменьшать постоянный потребляемый ток при вращении в принципе не может.
  
   Но и это не все. Если простейший электродвигатель перевернуть "вверх ногами", то он может остановиться и начать вращаться в противоположную сторону!!! Гравитация влияет на направление вращения простейшего двигателя? Как такое может быть? Тем не менее, такой эффект наблюдается - Рис.4
   0x01 graphic
   Рис.4 Гравитация влияет на направление вращения простейшего электродвигателя.
  
  
   Есть и еще один парадокс, если попытаться организовать вращение магнита (или магнитов) вокруг катушки с постоянным током, то эксперимент закончится отрицательным результатом - Рис.5.
   0x01 graphic
   Рис.5 Постоянный магнит (магниты) вокруг катушки с током не вращается.
  
   Постоянный магнит (магниты) не вращается вокруг катушки с постоянным током. Он занимает по отношению к ней строго определенное положение, то есть именно так как учили в школе!!! Иными словами, катушка с током вращается, а магнит по той же относительной траектории не вращается. При этом, эксперимент был проведен как с двумя магнитами, так и с одним магнитом и противовесом. Результат был одинаков, вращение отсутствует.
  
   И еще одно подозрительное поведение простейшего электродвигателя. Взявшись за ось вращающейся катушки, его очень просто остановить - Рис.6.
   0x01 graphic
0x01 graphic
   Рис.6 Простейший электродвигатель очень легко остановить.
  
   Может возникнуть подозрение, что мало витков или недостаточна сила тока? Попробуем сделать более мощную катушку, намотав большее количество витков. И получим еще один парадокс. Чем больше витков в катушке, тем хуже работает простейший электродвигатель. Странно...
  
   Вот сколько непростых вопросов может задать самая простейшая игрушка при ее внимательном рассмотрении. А казалось бы, ну что там интересного?
  
   А какие "интересные" ответы можно "насочинять" на поставленные вопросы. Например, "изобретая новый электромагнетизм" с привлечением гравитации и т.д. и т.п. Ведь, похоже "старый добрый электромагнетизм не работает"!!!
  
   Однако, придется разочаровать "любителей сенсаций". Перед нами "почти классический" двигатель постоянного тока, имеющий небольшие отличия. И эти небольшие отличия придают ему "удивительные" свойства.
  
   И так, начнем с самого начала. Почему же катушка с постоянным током вращается в поле постоянного магнита?
   Секрет заключается в том, что питающий катушку ток не постоянный! Ток прерывается в нужные моменты времени!
   Поясним, как это происходит. Если катушку с током крутануть в поле магнита, то будут моменты, когда она притягивается к магниту и моменты когда она отталкивается от магнита. При отталкивании от магнита катушка (если она легкая) слегка поднимается над опорами, разрывая электрическую цепь. Таким образом, преодолевается потенциальная яма, в которую она может попасть без смены направления электрического тока. Движение в этот момент происходит по инерции.
   Проверить это достаточно просто, используя контактные площадки для подведения тока, обеспечивающие неразрывность цепи при небольшом поднятии катушки - Рис.7.
  
   0x01 graphic
   Рис.7 Вращение отсутствует без прерывания электрического тока.
  
   После объяснения самого принципа вращения не трудно объяснить и другие "загадочные" эффекты. Так становится понятным, почему возникающая ЭДС является однополярной и снижает потребление тока при вращении катушки. Однополярность возникает при разрыве цепи. Противоположная полуволна просто отсутствует.
   Становится также ясно, почему при переворачивании простейшего электродвигателя "вверх ногами" может измениться направление вращения. В этом случае катушку надо поднимать над опорами не за счет силы отталкивания, а за счет силы притяжения, магнит-то находится уже сверху.
   Попытка организовать вращение постоянного магнита вокруг катушки с током закончилась отрицательным результатом, поскольку не было организовано прерывания тока в нужные моменты времени. Кроме того, барабан на котором были закреплены магниты, был слишком тяжелым, чтобы подниматься над опорами в нужные моменты времени, если бы даже такая возможность ему была организована.
   Тем не менее, положительный эксперимент, показывающий вращение постоянного магнита в поле катушки с током был организован за счет использования легкого по весу магнита из металлопласта, закрепленного на оси - Рис.8. В нужные моменты магнит сам поднимался над опорами и обеспечивал разрыв цепи. При этом, размер катушки и ее положение относительно гравитационного поля пришлось подобрать для лучшего результата.
  
   0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic
   Рис.8 Вращение магнита в поле катушки с током (сплошная ось с магнитом работает как прерыватель тока).
  
   Становится также понятно, почему катушка с большим количеством витком не вращалась - она была слишком тяжелой, и не поднималась над опорами в нужные моменты времени, разрыва цепи не было.
   Легкость прекращения вращения, при взятии рукой за ось катушки, также объясняется нарушением процесса прерывания электрического тока. Катушка не может подниматься над опорами и обеспечивать прерывание тока в нужные моменты времени из-за влияния руки.
   Вот такая занимательная физика оказалась у забавной игрушки, под названием "простейший электродвигатель". Теперь и вы сможете "озадачить" своих друзей и знакомых, показав простейшие эксперименты, а затем удивить, дав их физическое объяснение.
   Любители экспериментов могут попробовать и другие формы катушек и магнитов - Рис.9.
   0x01 graphic
   Рис.9 Другие формы катушек и магнитов для экспериментов.
  
  
  
  
  
  
  

 Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com А.Респов "Небытие Бессмертные"(Боевая фантастика) К.Федоров "Имперское наследство. Забытый осколок"(Боевая фантастика) Р.Цуканов "Серый кукловод. Часть 2"(Антиутопия) А.Минаева "Академия Алой короны. Обучение"(Боевое фэнтези) А.Минаева "Академия Алой короны-2. Приручение"(Любовное фэнтези) Л.Лэй "Пустая Земля"(Научная фантастика) Р.Цуканов "Серый кукловод. Часть 1"(Киберпанк) В.Василенко "Стальные псы 5: Янтарный единорог"(ЛитРПГ) Б.Батыршин "Московский Лес "(Постапокалипсис) М.Атаманов "Искажающие реальность"(Боевая фантастика)
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
Д.Иванов "Волею богов" С.Бакшеев "В живых не оставлять" В.Алферов "Мгла над миром" В.Неклюдов "Спираль Фибоначчи.Вектор силы"

Как попасть в этoт список
Сайт - "Художники" .. || .. Доска об'явлений "Книги"