電機(jī)(電動(dòng)機(jī))的發(fā)明史與工作原理
電磁和運(yùn)動(dòng)之間的聯(lián)系是法國物理學(xué)家安德雷-瑪麗·安普爾( 1775 - 1867 )在1820年首次發(fā)現(xiàn)的。這是電動(dòng)機(jī)背后的基礎(chǔ)科學(xué)。但是,如果我們想把這一驚人的科學(xué)發(fā)現(xiàn)變成更實(shí)用的技術(shù),為電動(dòng)割草機(jī)和牙刷提供動(dòng)力,我們就必須走得更遠(yuǎn)。發(fā)明者是英國人邁克爾·法拉第( 1791 - 1867年)、威廉·斯特金( 1783 - 1850年)和美國人約瑟夫·亨利( 1797 - 1878年)。他們就是這樣實(shí)現(xiàn)他們的輝煌發(fā)明的。
電機(jī)(電動(dòng)機(jī))
假設(shè)我們把線彎曲成一個(gè)正方形的u形環(huán),那么實(shí)際上有兩條平行的線穿過磁場。其中一個(gè)通過電線把電流帶走,另一個(gè)又把電流帶回來。由于電流在導(dǎo)線中反向流動(dòng),弗萊明左手定律告訴我們,兩根導(dǎo)線將反向移動(dòng)。換句話說,當(dāng)我們打開電源時(shí),一根電線向上移動(dòng),另一根電線向下移動(dòng)。
如果線圈能繼續(xù)這樣運(yùn)動(dòng),它就會(huì)不斷旋轉(zhuǎn)——我們可以把馬達(dá)做得很好。但是,這在我們目前的設(shè)置中不會(huì)發(fā)生:電線很快就會(huì)纏結(jié)。不僅如此,如果線圈旋轉(zhuǎn)得足夠遠(yuǎn),還會(huì)發(fā)生其他事情。線圈一旦到達(dá)垂直位置,就會(huì)翻轉(zhuǎn),電流就會(huì)以相反的方式流過。線圈兩側(cè)的力現(xiàn)在將反向。它不會(huì)在同一個(gè)方向上連續(xù)旋轉(zhuǎn),而是會(huì)在剛來的方向上向后移動(dòng)!想象一列有這樣一個(gè)電動(dòng)機(jī)的火車:它會(huì)在現(xiàn)場來回移動(dòng),而不會(huì)實(shí)際上去任何地方。
有兩種方法可以解決這個(gè)問題。 一種是使用一種周期性反轉(zhuǎn)方向的電流,這被稱為交流電(AC) 。 在我們?cè)诩抑惺褂玫男⌒碗姵毓╇?strong>電機(jī)中,更好的解決方案是在線圈末端添加一個(gè)稱為換向器的元件。 (不要擔(dān)心毫無意義的技術(shù)名稱:這個(gè)稍微老套的詞“換向”有點(diǎn)像“通勤”這個(gè)詞。它只是意味著來回改變,就像通勤意味著來回旅行一樣。)在其最簡單的形式中,換向器是分成兩個(gè)分開的半部的金屬環(huán),其作用是每當(dāng)線圈旋轉(zhuǎn)半圈時(shí)反轉(zhuǎn)線圈中的電流。
線圈的一端連接到換向器的每一半。 來自電池的電流連接到電動(dòng)機(jī)的電氣端子 。 它們通過一對(duì)稱為刷子的松散連接器將電能輸入換向器,這些連接器由石墨片(類似鉛筆“鉛”的軟碳)或薄彈性金屬制成,(顧名思義)“刷”換向器。 在換向器就位的情況下,當(dāng)電流流過電路時(shí),線圈將以相同的方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)。