Arbeitsprinzip des Elektromotors

Wenn ein Leiter sich in einem Magnetfeld bewegt, wird an dem Leiter eine Spannung induziert. Dies ist die einzige Grundlage, auf der jeder und jede rotierende Elektrizitätsgenerator arbeitet (wie beispielsweise tragbare Generatoren).

Gemäß Faradays Gesetz der elektromagnetischen Induktion wird, wenn ein Leiter mit einem veränderlichen Fluss verbunden ist, an ihm eine induzierte Spannung erzeugt. Der Wert der induzierten Spannung am Leiter hängt von der Änderungsrate des Flussverbindungsquerschnitts mit dem Leiter ab. Die Richtung der induzierten Spannung im Leiter kann durch die Rechte-Hand-Regel von Fleming bestimmt werden. Diese Regel besagt, dass bei Ihrer rechten Hand, wenn Sie den Daumen, den Zeigefinger und den Mittelfinger senkrecht zueinander ausstrecken, und wenn Sie Ihren rechten Daumen in die Bewegungsrichtung des Leiters im Magnetfeld ausrichten und den Zeigefinger in die Richtung des Magnetfeldes, dann zeigt Ihr Mittelfinger die Richtung der Spannung im Leiter an.

Nun zeigen wir Ihnen, wie Elektrizität erzeugt wird, wenn wir eine einzelne Schleife eines Leiters in einem Magnetfeld drehen.

Während der Drehung, wenn eine Seite der Schleife vor dem magnetischen Nordpol steht, ist die Momentanbewegung des Leiters nach oben, daher hat gemäß der Rechten-Hand-Regel von Fleming die induzierte Spannung eine nach innen gerichtete Richtung.

Gleichzeitig steht die andere Seite der Schleife vor dem magnetischen Südpol, wobei die Momentanbewegung des Leiters nach unten gerichtet ist, daher hat gemäß der Rechten-Hand-Regel von Fleming die induzierte Spannung eine nach außen gerichtete Richtung.

Während der Drehung kommt jede Seite der Schleife nacheinander unter den magnetischen Nord- und Südpol. In den Bildern, wenn einer der Spulenenden (Leiter) unter den Nordpol kommt, wäre die Bewegung des Leiters nach oben, und wenn es unter den Südpol kommt, wäre die Bewegung des Leiters nach unten. Daher ändert die in der Schleife induzierte Spannung ständig ihre Richtung. Dies ist das grundlegendste konzeptionelle Modell eines Elektrizitätsgenerators. Wir nennen es auch einen Einzelschleifengenerator. Die induzierte Spannung in der Schleife kann auf zwei verschiedene Arten gesammelt werden.

Lassen Sie uns die beiden Enden der Schleife mit Gleitringen verbinden. Wir können eine Last über Bürsten, die auf den Gleitringen ruhen, mit der Schleife verbinden, wie gezeigt. In diesem Fall gelangt die in der Schleife erzeugte Wechselspannung zur Last. Dies ist ein AC-Elektrizitätsgenerator.

Wir können die Elektrizität, die in der rotierenden Schleife erzeugt wird, auch über einen Umformer und eine Bürstenanordnung sammeln, wie in der animierten Abbildung unten gezeigt. In diesem Fall wird die in der Schleife (hier der rotierende Teil des Einzelschleifengenerators, auch als Anker bezeichnet) erzeugte Spannung durch den Umformer umgepolt und die Last erhält eine Gleichspannung. Dies ist das grundlegendste konzeptionelle Modell eines DC-Generators.

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