§57. Электрический двигатель
Электрический двигатель, или электродвигатель, работает благодаря тому, что магнитное поле оказывает воздействие на проводник, по которому течёт электрический ток.
Принцип действия
Если прямоугольную рамку с током разместить между полюсами магнита, то на её противоположные стороны будут действовать силы, направленные в разные стороны. Согласно правилу левой руки, эти силы создают вращающий момент, из-за которого рамка начинает поворачиваться.
Чтобы вращение не прекращалось, в конструкции используется коллектор — две половинки металлических колец, к которым прижимаются щётки. Когда рамка делает пол-оборота, коллектор автоматически меняет направление тока в витках, и сила снова действует в нужную сторону. Благодаря этому рамка вращается непрерывно.
Устройство настоящего электродвигателя
В современных двигателях вместо одиночной рамки применяют:
- якорь — железный цилиндр, на который намотано много витков провода;
- магнитное поле создаётся электромагнитами, подключёнными к тому же источнику тока;
- вал якоря соединён с механизмом, выполняющим полезную работу (например, вентилятором, насосом или колесами транспортного средства).
История и преимущества
Первый работоспособный электродвигатель был создан Борисом Семёновичем Якоби в 1834 году.
Электродвигатели получили широкое распространение благодаря их преимуществам:
- высокая экономичность,
- отсутствие вредных выбросов,
- малые размеры,
- надёжность,
- высокий КПД — у мощных установок достигает 98%.