La legge di Lenz e la regola della mano destra: 8 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

Il mondo moderno non esisterebbe oggi senza elettromagneti; quasi tutto ciò che usiamo oggi funziona su elettromagneti in un modo o nell'altro. La memoria del disco rigido del tuo computer, l'altoparlante della tua radio, il motorino di avviamento della tua auto, usano tutti gli elettromagneti per funzionare.

Per capire come funzionano i trasformatori, le bobine di Tesla, i motori elettrici e una miriade di dispositivi elettronici; devi capire come funzionano gli elettromagneti e la regola della mano destra.

Passaggio 1: corrente in un conduttore

Sì, ho detto corrente non tensione; la tensione è un potenziale attraverso un conduttore e la corrente passa attraverso un conduttore.

Pensa alla tensione e alla corrente come l'acqua in un tubo e il tubo è il tuo carico. L'acqua entra nel tubo a 35 psi a una velocità di 5 galloni al minuto. All'altra estremità del tubo l'acqua esce dal tubo a 0 psi ad una velocità di 5 galloni al minuto.

Come l'acqua nel tubo la corrente entra nel conduttore e la stessa corrente esce dal conduttore.

Passaggio 2: la regola della mano destra in un direttore d'orchestra

Quando una corrente, (Freccia Rossa) viene applicata a un conduttore, crea un campo magnetico attorno al conduttore. (Frecce Blu) Per prevedere la direzione del flusso dei campi magnetici attorno al conduttore, utilizzare la regola della mano destra. Metti la mano sul conduttore con il pollice rivolto nella direzione della corrente e le dita punteranno nella direzione del flusso dei campi magnetici.

Passaggio 3: la regola della mano destra in una bobina

Quando avvolgi il conduttore attorno a un metallo ferroso come l'acciaio o il ferro, i campi magnetici del conduttore a spirale si fondono e si allineano, questo è chiamato elettromagnete. Il campo magnetico viaggia dal centro della bobina passa un'estremità dell'elettromagnete attorno all'esterno della bobina e nell'estremità opposta torna al centro della bobina.

I magneti hanno un polo nord e un polo sud, per prevedere quale estremità è il polo nord o il polo sud in una bobina, di nuovo usi la regola della mano destra. Solo che questa volta con la mano destra sulla bobina, punta le dita nella direzione del flusso di corrente nel conduttore a spirale. (Frecce rosse) Con il pollice destro puntato lungo la bobina, dovrebbe puntare all'estremità nord del magnete.

Passaggio 4: relè e valvole solenoidi

Solenoidi e relè sono elettromagneti che non si basano sulla regola della mano destra tanto quanto altri dispositivi. Tuttavia, prevedere il nord è facile su una singola bobina. Agendo come interruttori e valvole sono un semplice dispositivo che deve solo muovere un attuatore che apre e chiude un interruttore o una valvola.

L'attuatore è caricato a molla con l'attuatore fuori o lontano dal nucleo delle bobine. Quando si applica una corrente alla bobina si crea un elettromagnetico che tira l'attuatore verso il nucleo della bobina aprendo o chiudendo interruttori o valvole.

Puoi saperne di più qui:

Wikipedia

Passaggio 5: come funzionano i trasformatori

I trasformatori dipendono molto dalla regola della mano destra. Il modo in cui una corrente fluttuante in una bobina primaria crea una corrente in una bobina secondaria senza fili è chiamata legge di Lenz.

Wikipedia

Tutte le bobine di un trasformatore devono essere avvolte nella stessa direzione.

Una bobina resiste a un cambiamento in un campo magnetico, quindi quando la corrente alternata o pulsante viene applicata alla bobina primaria, crea un campo magnetico fluttuante nella bobina primaria.

Quando il campo magnetico fluttuante raggiunge la bobina secondaria, crea un campo magnetico opposto e una corrente opposta nella bobina secondaria.

È possibile utilizzare la regola della mano destra sulla bobina primaria e secondaria per prevedere l'uscita del secondario A seconda del numero di spire della bobina primaria e del numero di spire della bobina secondaria, la tensione cambia in un valore superiore o inferiore voltaggio.

Se trovi difficile seguire il positivo e il negativo sulla bobina secondaria; pensa alla bobina secondaria come una fonte di alimentazione o una batteria da cui esce energia e pensa al primario come un carico in cui viene consumata energia.

Passaggio 6: motori elettrici CC

La regola della mano destra è molto importante nei motori se vuoi che funzionino come vuoi tu. I motori a corrente continua utilizzano campi magnetici rotanti per ruotare l'armatura del motore. I motori DC senza spazzole hanno un magnete permanente nell'armatura. Questo motore DC ha il magnete permanente nello statore, quindi il campo magnetico nello statore è fisso e il campo magnetico rotante è nell'armatura.

Le spazzole forniscono corrente ai segmenti del commutatore sull'armatura. I due agiscono come un interruttore che ruota la corrente da un avvolgimento della bobina sull'armatura al successivo avvolgimento della bobina sull'armatura rotante.

I segmenti sul commutatore forniscono corrente all'avvolgimento dell'indotto facendo nord e sud appena fuori da un lato del nord e del sud dei magneti permanenti stellari. Quando il sud viene tirato verso il nord, l'armatura ruota sul segmento successivo sul commutatore e la bobina successiva sull'armatura viene eccitata.

Per invertire la direzione di questo motore invertire la polarità se porta alle spazzole.

Puoi saperne di più qui:

Wikipedia

Passaggio 7: motori CA CC

I motori CA CC utilizzano campi magnetici rotanti nell'armatura proprio come i motori CC utilizzano campi magnetici rotanti per ruotare l'armatura del motore. A differenza dei motori DC, i motori AC DC non hanno magneti permanenti nello statore o nell'armatura. I motori AC DC hanno elettromagneti nello statore, quindi il campo magnetico nello statore è fisso quando vengono forniti con corrente DC. Quando alimentati con corrente alternata, i campi magnetici nell'armatura e nello statore fluttuano all'unisono con la corrente alternata. Ciò fa funzionare il motore allo stesso modo indipendentemente dal fatto che sia alimentato con corrente continua o alternata.

La corrente entra prima nella prima bobina dello statore eccitando il primo polo dello statore. Dalla prima bobina la corrente va alla prima spazzola alimentando la corrente ai segmenti del commutatore sull'indotto. Le spazzole e i segmenti sul commutatore agiscono come un interruttore ruotando la corrente da un avvolgimento della bobina sull'armatura al successivo avvolgimento della bobina sull'armatura rotante. Infine la corrente esce dall'armatura tramite la seconda spazzola ed entra nella bobina del secondo statore eccitando il secondo polo dello statore.

I segmenti sul commutatore forniscono corrente all'avvolgimento dell'indotto facendo il Nord e il Sud appena fuori da un lato del Nord e del Sud degli elettromagneti dello stellare. Quando il sud viene tirato verso il nord, l'armatura ruota sul segmento successivo sul commutatore e la bobina successiva sull'armatura viene eccitata.

Proprio come il motore DC; per invertire la direzione di questo motore scambiare i cavi con le spazzole.

Puoi saperne di più qui:

Wikipedia

Passaggio 8: altri dispositivi

Ci sono troppi dispositivi che utilizzano elettromagneti per coprirli tutti, l'unica cosa che devi ricordare per lavorare con loro è la legge di Lenz e la regola della mano destra.

Gli altoparlanti funzionano allo stesso modo di un solenoide, la differenza è che l'attuatore è un magnete permanente e la bobina è sul diaframma mobile.

I motori a induzione utilizzano campi magnetici rotanti e la legge dell'obiettivo per creare la coppia nell'armatura.

Tutti i motori elettrici utilizzano campi magnetici rotanti e per prevedere i poli si usa la regola della mano destra.