Уткин Владимир: другие произведения.

Секрет простейшего электродвигателя

Журнал "Самиздат": [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь]
Peклaмa:
Конкурс 'Мир боевых искусств.Wuxia' Переводы на Amazon
Конкурсы романов на Author.Today

Конкурс фантрассказа Блэк-Джек-20
Peклaмa
Оценка: 9.31*5  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.
  
  
  
  
  
  
  

Оценка: 9.31*5  Ваша оценка:

Популярное на LitNet.com А.Ригерман "Когда звезды коснутся Земли"(Научная фантастика) А.Тополян "Механист"(Боевик) Т.Мух "Падальщик 3. Разумный Химерит"(Боевая фантастика) А.Верт "Пекло 3"(Киберпанк) К.Федоров "Имперское наследство. Вольный стрелок"(Боевая фантастика) Н.Джой "Выбор"(Постапокалипсис) А.Ефремов "История Бессмертного-3 Свобода или смерть"(ЛитРПГ) О.Герр "Любовь без границ"(Любовное фэнтези) Е.Кариди "Сопровождающий"(Антиутопия) М.Юрий "Небесный Трон 4"(Уся (Wuxia))
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
А.Гулевич "К бою!" С.Бакшеев "Вокалистка" Н.Сайбер "И полвека в придачу"

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