المحرك الكهربائي ذو التيار المستمر – عاكس التيار الحلقي المشقوق وF = BIL والعزم والقوة الدافعة الكهربائية العكسية
الفيزياءالمجالات الكهربائية والمغناطيسية17–18 سنة
جارٍ التحميل…
سجّل الدخول للتشغيلملف من N لفة يدور بين قطبي مغناطيس، ويُغذّى عبر عاكس تيار حلقي مشقوق وفرشاتين. غيّر التيار والمجال المغناطيسي وعدد اللفات ومساحة الملف والحمل لترى القوة المؤثرة في كل ضلع، والعزم τ = NBIA·cosθ، والسرعة، ولماذا يجب أن يعكس العاكس التيار كل نصف دورة. وتتضمن المحاكاة منظرًا على امتداد المحور، وقاعدة فلمنج لليد اليسرى، ومنحنيات العزم مقابل الزاوية والسرعة والتيار مع الزمن، ومصدر جهد مع القوة الدافعة الكهربائية العكسية، ومقارنة بالحلقتين المنزلقتين في مولد التيار المتردد، وجدول نتائج.
الدرس: المحرك الكهربائي ذو التيار المستمر: القوة المؤثرة في ملف يحمل تيارًا، والمزدوجة والعزم، وعاكس التيار الحلقي المشقوق والفرشاتان، والقوة الدافعة الكهربائية العكسية
ماذا تعرض
يتأثر سلك يحمل تيارًا في مجال مغناطيسي بقوة F = BIL عمودية على كلٍّ من المجال والتيار (تأثير المحرك، ويُحدَّد اتجاهها بقاعدة فلمنج لليد اليسرى). وفي الملف تكون القوتان المؤثرتان في الضلعين الطويلين متساويتين ومتعاكستين، فتكوّنان مزدوجة عزمها τ = NBIA·cosθ، حيث θ الزاوية بين مستوى الملف والمجال. ويعكس عاكس التيار الحلقي المشقوق التيار كل نصف دورة كي يبقى العزم في الاتجاه نفسه. ومع مصدر الجهد يولّد الملف الدوّار قوة دافعة كهربائية عكسية تقلل التيار كلما زادت السرعة.
طريقة الاستخدام
اضغط «تشغيل» وراقب الملف. غيّر «التيار I» و«المجال المغناطيسي B» و«عدد اللفات N» و«مساحة الملف A» و«عزم الحمل»، وانتظر حتى تستقر السرعة ثم اضغط «تسجيل» لبناء الجدول. جرّب «عكس التيار» و«تبديل القطبين». بدّل «عاكس التيار» إلى «حلقتان منزلقتان»، أو «المصدر» إلى «جهد (مع ق.د.ك عكسية)». اسحب الملف في المنظر على امتداد المحور، واستخدم «دفعة» في الوضع الميت، واختر «المنحنى».
المعاملات القابلة للتغيير
- مصدر الطاقة مصدر تيار ثابت, مصدر جهد (مع القوة الدافعة الكهربائية العكسية)
- التيار I 0–3 A
- جهد المصدر V 0–12 V
- عاكس التيار عاكس تيار حلقي مشقوق, حلقتان منزلقتان
- كثافة الفيض المغناطيسي B 0.05–0.4 T
- عدد اللفات N 10–100
- مساحة الملف A 4–25 cm²
- عزم الحمل 0–20 mN·m
- عكس اتجاه التيار
- تبديل قطبي المغناطيس
- زاوية البدء θ بين مستوى الملف وB 0–180 °
- الحركة البطيئة إيقاف (السرعة الحقيقية), أبطأ 10 مرات, أبطأ 50 مرة, أبطأ 200 مرة
- إظهار القوى
- إظهار قاعدة فلمنج لليد اليسرى
- المنحنى العزم مقابل الزاوية, السرعة مع الزمن, التيار مع الزمن
أسئلة للاستكشاف
- لماذا ينخفض العزم إلى الصفر عندما يكون مستوى الملف عموديًا على المجال المغناطيسي؟
- ماذا يحدث للملف إذا استُبدل بعاكس التيار الحلقي المشقوق حلقتان منزلقتان، ولماذا؟
- مع مصدر الجهد، لماذا يكون التيار أكبر ما يمكن عندما يكون المحرك متوقفًا؟
