Электродвигатели. Часть 2

в прошлом видео мы с вами рассмотрели магнитное поле направлено и справа налево в это поле мы поместили контуры с проводника по которому против часовой стрелки течет ток физики считают в направлением тока движения положительных частиц хотя в действительности это в обратную сторону движутся электроны в нашем случае мы считали что ток течет против часовой стрелки при помощи правила правой руки и формулы силы мы выяснили что магнитное поле воздействует на левый фрагмент контура с силой направленной от вас за экран а на правой силой направлены из экрана на вас из-за этого наш контур который я предложил представить в виде согнутой канцелярской скрепки начинает вращаться вокруг вот этой пунктирной оси я отметил направление силы при помощи стрелочек магнитное поле по сути толкает правую сторону контура на вас а левую от вас и никак не влияет на верхнюю и нижнюю части контура на соседние иллюстрации я попытался изобразить как именно будет вращаться контур это положение контура после небольшого поворота в этот момент на правую часть контура по-прежнему действует сила направлена из экрана на вас но сейчас эта сила уже не полностью перпендикулярно радиус-вектор у сейчас радиус-вектор вращения как бы немного выходит за пределы плоскости экрана и теперь он и вектор силы не строго перпендикулярны поэтому лишь часть силы тратятся на вращение но сила со стороны магнитного поля по-прежнему заставляет контур вращаться в том же самом направлении из экрана на вас с правой стороны и от вас с левой и это продолжается до тех пор пока контур не окажется полностью перпендикулярен плоскости экрана то есть направлению магнитного поля правая часть контура теперь смотрит на вас а левая находится позади и в этот момент сила магнитного поля перестает вращать контур потому что когда ближняя к вам сторона контура смотрит прямо на вас сила со стороны магнитного поля тоже толкает ее прямо на вас сила направлена на вас и радиус-вектор направлен на вас значит нет и крутящего момента крутящий момент это векторное произведение для него важны перпендикулярные составляющую векторов а здесь их нет надаль не от вас часть контура также перестает действовать сила который возвращает радиус-вектор направлен параллельно вектору силы а значит нет и крутящего момента однако скорее всего по инерции контур успеет повернуться еще немного давайте я нарисую иллюстрацию на который контур повернулся чуть дальше этой точки здесь начинается самое интересное нарисую картинку в перспективе вот такое положение давайте я поясню что здесь произошло ближайший к вам фрагмент контура вращался влево а дальний вправо когда контур выстраивается строго перпендикулярно плоскости экрана у него пропадает вращательный момент но еще какое-то время он продолжает вращаться по инерции передняя часть контура влево задняя вправо и повернувшись еще на несколько градусов он окажется вот в таком положении ближайшая к вам сторона была справа на изначальном рисунке и она повернулась больше чем на 90 градусов раньше она была справа повернулась прямо на вас и еще немного дальше она до сих пор выходит за плоскость экрана в вашу сторону оливы участок контура точно также оказался позади вот в этом положении значит ток теперь течёт вот в этом направлении по дальнему участку проводника он течет сверху вниз по нижнему из экрана на вас по переднему снизу вверх теперь ближайший к вам фрагмент по которому ток течет снизу вверх оказался левее оси вращения а раньше был правее и какая сейчас на него действует сила со стороны магнитного поля снова воспользуемся правилом правой руки для векторного произведения направляем указательный палец в сторону направления силы тока средний в сторону направления магнитного поля и получается что большой палец направлен на вас значит на этот участок проводника по-прежнему действует сила направленная из экрана в вашу сторону и если мы применим правило правой руки к дальнему фрагменту проводника то мы получим что на него со стороны магнитного поля по-прежнему действует сила направленная от вас за экран и так наш контур повернулся на более чем 90 градусов и теперь сила действующая со стороны магнитного поля будет вращать его в обратную сторону тут участок где ток течет вверх теперь находится левее оси вращения сила магнитного поля тянет его перпендикулярно плоскости экрана прямо на вас а значит контур будет вращаться в обратную сторону надеюсь вы представляете почему так давайте еще раз представим как вращается проводник как я уже говорил сначала он поворачивается так что правый участок начинает двигаться к вам когда контур станет строго перпендикулярно плоскости экрана он возможно по инерции продвинуться еще дальше пока не окажется в положении изображенном на последней иллюстрации и возможно даже инерция позволит рамки полностью развернуться на 180 градусов тогда она окажется в том же положении что и на первом рисунке с той разницей что только в ней будет течь в обратном направлении по сути мы перевернули картинку поэтому слева ток будет течь вверх справа вниз и тогда магнитное поле будет действовать на проводник тоже зеркально слева сила со стороны магнитного поля будет направлено на вас а справа от вас и поэтому рамкой начнет вращаться в обратную сторону получается что на таким образом какое-то время будет качаться и мы столкнулись с проблемой если мы хотим получить из этой схемы электродвигатель сделать так чтобы он не качался туда-сюда а постоянно вращался вокруг своей оси то мы должны придумать как в полностью перпендикулярном положении переключитесь ток в обратную сторону либо найти способ отключить магнитное поле либо магнитное поле переключить в обратную сторону но и кроме того у нас есть еще одна проблема хотя она и по проще решается если к этому контуру подходят провода и этот контур будет постоянно вращаться в одном направлении тогда провода скрутиться и в какой-то момент остановят вращение решить эти проблемы нам поможет так называемый коммутатор давайте я перерисую схемой чтобы вы поняли что это такое возьмем ту же самую схему тот же самый контур и на концах у него два полукруглых контакта как раз этими контактами он и подсоединяется к батарее контакте контура касаются точно таких же контактов ведущих батареи сейчас по этой цепи течет ток верхней части цепи ток всегда будет течь в одном и том же направлении против часовой стрелки а как ток потечет по контуру точно также против часовой стрелки в левом сегменте он будет течь и вниз в нижнем вправо влево и вверх вся эта схема находится в том же магнитном поле что и раньше поле не изменилось его вектор направлен справа налево и для этого мы с вами при помощи правила правой руки выяснили что в правой части контура сила со стороны магнитного поля будет действовать из экрана в вашу сторону а в левой части контура за экран благодаря этому возникает крутящий момент и контур начнет вращаться вокруг своей оси вот ось вращение этого контура о самом например крепится на каком-нибудь 6 скажем эта палка из диэлектрика с подшипником на конце и весь контур может вращаться на этой палки вокруг вот этой пунктирной оси магнитное поле создает крутящий момент и контур начнет вращаться вокруг оси правый сегмент будет подниматься вверх над экраном левый опуститься за экран и магнитное поле будет вращать его до тех пор пока контур не установится в положении перпендикулярно плоскости экрана верхняя часть схемы не меняется а нижняя сейчас перпендикулярно плоскости экрана голубым цветом я нарисовал боковую грань контура под ним шест на котором он вращается и в таком положении мы наблюдаем две вещи во-первых разрывается контакт между контуром и батареи то есть только по контуру больше не течет и во вторых даже если бы контакт оставался на контур не действует магнитное поле однако он может по инерции повернуться еще немного и тут возникает вопрос что произойдет если он повернется чуть дальше этого положения в этот момент начинается самая интересная я предлагаю вам немного над этим подумать а я отвечу на этот вопрос в следующем видео спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникают вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим