le fonctionnement des moteurs électriques est régi par diverses lois de l’électricité et du magnétisme, notamment la loi d’induction de Faraday, la loi du circuit d’ampère, la loi de Lenz et la force de Lorentz. Les deux premières – la loi de Faraday et la loi circuitale D’Ampère-sont incluses dans les équations de Maxwell., Avec la loi de Lenz et la force de Lorentz, ces principes forment la base de l’électromagnétisme.
loi d’induction de Faraday
La loi d’induction de Faraday est la loi fondamentale sur laquelle fonctionnent les moteurs électriques. Michael Faraday est crédité de la découverte de l’induction en 1831, mais James Clerk Maxwell l’a décrite mathématiquement et l’a utilisée comme fondement de sa théorie électromagnétique quantitative dans les années 1860.
L’Inductance est une propriété d’un dispositif qui indique l’efficacité avec laquelle il induit une CEM dans un autre dispositif (ou sur lui-même).,
la loi de Faraday stipule généralement que dans une bobine fermée (boucle) de fil, un changement dans l’environnement magnétique de la bobine provoque une tension, ou force électromotrice (EMF), à induire dans la bobine.
Le changement dans l’environnement magnétique peut être causé par le changement de l’intensité du champ magnétique, le déplacement de l’aimant vers ou loin de la bobine, le déplacement de la bobine de champ magnétique, ou la rotation de la bobine dans le champ.,
la CEM induite est égale au taux de variation négatif du flux magnétique, multiplié par le nombre de tours dans la bobine:
où:
E = emf (V)
n = nombre de tours dans la bobine
φ = flux magnétique (Weber, WB)
t = Temps (S)
notez que le flux magnétique est égal au champ magnétique moyen, B, (Tesla, ou WB/m2) multiplié par la surface perpendiculaire de la bobine qui pénètre dans le champ magnétique, a (m2).,
loi de Lenz
La loi de Lenz démontre la raison du signe négatif dans la loi D’induction de Faraday. En d’autres termes, la loi de Lenz explique pourquoi la CEM générée selon la loi de Faraday est négative.
Une façon courante d’Énoncer la loi de Lenz est: « lorsque la CEM est générée par un changement de flux magnétique, la polarité de la CEM induite est telle qu’elle génère un courant dont le champ magnétique est dans une direction qui s’oppose au changement qui l’a produit (le champ magnétique d’origine).” C’est, le champ magnétique induit toujours à garder le flux magnétique constant.,
crédit D’Image: C. R. Nave, Georgia State University
La loi de Lenz est analogue à la troisième loi de Newton en mécanique, qui stipule que pour chaque action, il y a une réaction égale et opposée.,
force de Lorentz
Il existe un désaccord sur la question de savoir si la force de Lorentz a été dérivée à L’origine par James Clerk Maxwell ou par Oliver Heaviside, mais le crédit est généralement donné à Heaviside. Hendrik Lorentz a dérivé la forme moderne de l’équation en 1891.
la force de Lorentz est la force qu’une particule subit en raison des champs électriques et magnétiques. Les champs électriques exercent une force sur une particule, qu’elle soit en mouvement ou non, tandis que les champs magnétiques exercent une force uniquement lorsque la particule est en mouvement.,gnetic champs est donnée sous la forme:
ce Qui simplifie:
Où:
F = force (N)
q = particule de charge (coulomb, C)
E = champ électrique (N/C)
v = vitesse perpendiculaire au champ magnétique (m/s)
B = champ magnétique (tesla, T)
Depuis le courant est essentiellement un flux de déplacement de particules chargées, elle est aussi une force due au champ magnétique., Dans le cas d’un courant dans un champ magnétique, L’équation de force de Lorentz devient:
où:
I = current (A)
L = longueur du fil à travers le champ (M)
la direction de la force de Lorentz est dérivée en utilisant la règle de droite: pointez votre pouce dans la direction du courant, votre premier doigt dans la direction du champ magnétique, et votre deuxième doigt (milieu) pointera dans la direction de la force.,
loi du circuit D’Ampère
malgré son nom, la loi du circuit D’Ampère n’a pas été dérivée par André-Marie Ampère, mais par James Clerk Maxwell en 1860, et est l’une des équations de Maxwell de l’électromagnétisme. (Ampère a formulé la loi de force D’Ampère, qui décrit la force attractive ou répulsive entre deux fils porteurs de courant.)
un champ magnétique exerce une force sur un fil droit qui transporte du courant., Avec d’Ampère importante de la loi, la force du champ magnétique peut être déterminé par:
Où:
B = champ magnétique (T)
μ0 = perméabilité magnétique de l’air, T-m/A
I = courant (A)
r = distance entre le fil (m)
Lorsque le fil est une boucle, le champ magnétique provoque une force dans une direction sur un côté de la boucle, et dans la direction opposée de l’autre côté de la boucle., Cela crée un couple, ce qui fait tourner la bobine. Notez que si le courant continu est appliqué, la bobine oscillera d’avant en arrière, mais ne fera pas de révolutions complètes – c’est la raison pour laquelle les moteurs À COURANT CONTINU utilisent des commutateurs. Les moteurs fonctionnant avec un courant alternatif (moteurs À COURANT ALTERNATIF) ne présentent pas ce problème.
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