Magnetismus
Přihlásit se
Magnetismus (11/12) · 6:41

Elektromotory, 3. část Využití komutátoru pro usměrnění proudu a vytvoření elektromotoru

Navazuje na Matematiku vektorů, Světlo a elektromagnetické vlny.
.. Naposledy jsme skončili u obvodu s takovými malými kontakty. To bylo takové naše vylepšení. Toto se vlastně jmenuje komutátor, přičemž tato část je připojena na rotující část. to je komutátor. A toto jsou kartáčky. Můžete si je tedy představit jako štětiny, které se neustále dotýkají. Podobně jako kartáče na… co to bylo? Jak se jmenují ta auta v zábavním parku? Autodrom! Na autodromu máte za autem tyč. Pro srandu ji nakreslím. Řekněme tedy že toto je auto na autodromu. Vypadá trochu jako bota. To jste vy -řidič. A auta mají tyč. Na vrchu tyče jsou kartáče, které se dotýkají stropu. Jsou podobné jako náš kartáč. A ty umožňují nepřetržitý tok elektrického proudu přes strop. Nevím, kterým směrem teče, ale teče stropem díky kartáčům. A vaše auto je uzemněno, takže proud může jít dolů, do země. Auto může být takto poháněno přes strop a není třeba baterie v každém autě. Což by bylo plýtvání energií a nejspíš by to bylo i nebezpečné a tak dále. Takže ty kartáče na autíčkách nejsou moc odlišné od těch, které se dotýkají komutátorů. Jen to jen trochu terminologie navíc a přirovnání k autodromu není na škodu. Měl jsem ho ukázat už dřív, když jsme se učili o hybnosti a podobně. Ale to nevadí. Takže co se tu dělo? Jdeme tedy zpět k našemu prvnímu videu. Máme proud tekoucí směrem dolů, asi takto. Pokud použijeme pravidlo pravé ruky, už víme, že síla magnetického pole bude působit dolů na levou stranu a nahoru na pravou stranu. Takže celkový moment s tím takto točí. Pravou stranu ven z obrazovky, levou za obrazovku. Až do bodu otočení o 90 stupňů a teď je tato strana zde. Nakreslím to odlišnou barvou. Tato strana je tato strana, přesně na vrchu. A tato strana je naspod, pod obrázkem. Tato strana je nyní nad obrázkem. Pokud je tato vzdálenost „r“, tato strana je nyní vzdálena „r“ jednotek od obrazovky. Řekl jsem, že v ideálním případě komutátor v tomto bodě ztrácí kontakt s kartáči, že? Protože tak trochu vykukují, takže když jsou svisle, ztrácí kontakt s kartáči. Takže neteče proud, čili ušetříte trochu energie z baterie. Díky momentu hybnosti se ten stroj bude otáčet ještě trošku, až do té chvíle, kdy jeho konfigurace bude asi taková. Neustálé měnění barev může být trochu matoucí, ale celá mašinka bude vypadat takto. OK, toto je kladné, toto záporné, proud teče takto. Teď předpokládáme, že komutátor se znovu dotkl obvodu. Vybarvím to. Tahle strana má tuto barvu. Tady se na to díváme shora, kde to vychází z obrazovky. A tady je to otočené o 180 stupňů a tato strana je teď v rovině obrazovky. Vyberu vhodnou barvu. Tato strana, ta zelená, je teď tady. Celé je to otočen o 180 stupňů. A teď se děje něco zajímavého. Pamatujte, než jsme měli komutátor, kdybychom tu smyčku převrátili… Předtím, než jsme měli komutátor, proud tekl tady dolů a tady nahoru. Takže bez komutátoru jsme měli proud protékající dolů tady a nahoru tady. Tedy jsme měnili směry. A dostali jsme tedy tuto věc, která by ale nikdy nerotovala. Jen by se pořád překlápěla. Což by mohlo být užitečné pro… Kdybyste chtěli věci převracet. Ale to není tak užitečné jako motor. Takže co se tu stane? Najednou je tato strana drátu připojena, místo k tomuto kontaktu, k tomu druhému. A tato zelená strana je nyní připojena na tento kontakt. Nastává něco zajímavého. Proud na levé straně stále protéká směrem dolů a proud na pravé straně stále protéká směrem nahoru. Jsme zpátky v této situaci, ale tento stroj je převrácený. Hnědá strana je nyní vlevo a pravá strana je nyní vpravo. Díky tomu působí výsledný působící moment pořád ve stejném směru rotace. Použijte pravidlo pravé ruky. Proud protéká tudy. Takže pokud magnetické pole jde doleva, tak výsledná síla bude tady působit dolů a tady nahoru. A takto můžeme pokračovat donekonečna, a vyřešíme tím náš další problém. Že nikdy nebudeme překrucovat tyto kabely. Použitím komutátoru jsme teď v podstatě vytvořili elektrický motor. Nakreslil jsem tu malou věc, která nám slouží jako náprava. Možná pohání kola nebo tak. Takže pokud máme konstantní magnetické pole a používáme komutátor, tak jakmile to dosáhne této vertikální polohy, přeruší se tok proudu a když se to trošku pootočí za 90 stupňů, proud začne opět téct ale v opačném směru. Takže nalevo proud vždy teče dolů a napravo vždy teče nahoru. Celkový točivý moment bude vždy otáčet tento stroj vlevo dolů a vpravo nahoru. Z obrazovky vychází vpravo a pak jde za obrazovku vlevo. A tímto byste mohli otočit kolo. Mohli byste vytvořit elektrické auto! Takže toto jsou základy výroby elektromotorů. Dá se to ale i bez použití komutátoru. Jiná metoda, kterou můžeme použít je to, že necháme zapnuté magnetické pole až do chvíle, než se dostaneme do této polohy a pak bychom ho vypnuli. A pak počkáme, dokud se to samovolně zase neotočí o 180 stupňů do této polohy a pak znova zapneme magnetické pole. To je jedna z možností. Není až taková výhodná protože polovinu cyklu nevyrábíme energii. Nebo můžeme přehodit směr magnetického pole. Nebo, další možnost bez komutátoru, Můžete použít jiné přístroje k obrácení směru magnetického pole. Ale náš způsob je nejjednodušší. A myslím, že nejlépe ukazuje, jak vytvořit elektromotor. Dále si můžeme pohrát s mechanikou přístroje a s vylepšeními. Ale všechny elektromotory jsou v podstatě varianty toho, co jste se naučili v tomto videu. Není fajn naučit se něco užitečného? Uvidíme se v dalším videu.
video