La llei de Lenz i la regla de la mà dreta: 8 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:12

El món modern no existiria avui sense electroimants; gairebé tot el que fem servir avui funciona amb electroimants d’una manera o d’una altra. La memòria del disc dur de l’ordinador, l’altaveu de la ràdio i l’arrencada del cotxe utilitzen electroimants per funcionar.

Per entendre com funcionen els transformadors, les bobines Tesla, els motors elèctrics i una infinitat de dispositius electrònics; cal entendre com funcionen els electroimants i la regla de la mà dreta.

Pas 1: corrent en un conductor

Sí, he dit corrent no tensió; la tensió és un potencial a través d’un conductor i el corrent passa a través d’un conductor.

Penseu en el voltatge i el corrent com l'aigua d'una canonada i la canonada és la vostra càrrega. L’aigua entra a la canonada a 35 psi a un ritme de 5 galons per minut. A l'altre extrem de la canonada, l'aigua surt de la canonada a 0 psi a una velocitat de 5 galons per minut.

Igual que l’aigua del corrent de la canonada entra al conductor i el mateix corrent surt del conductor.

Pas 2: la regla de la mà dreta en un conductor

Quan s’aplica un corrent (fletxa vermella) a un conductor, es crea un camp magnètic al voltant del conductor. (Fletxes blaves) Per predir la direcció del flux de camps magnètics al voltant del conductor, utilitzeu la regla de la mà dreta. Col·loqueu la mà sobre el conductor amb el polze apuntant en la direcció del corrent i els dits apuntaran en la direcció del flux de camps magnètics.

Pas 3: regla de la mà dreta en una bobina

Quan envolteu el conductor al voltant d’un metall ferrós com l’acer o el ferro, els camps magnètics del conductor enrotllat es fonen i s’alineen, això s’anomena electroimant. El camp magnètic viatja des del centre de la bobina i passa per un extrem de l'electroimant al voltant de l'exterior de la bobina i, a l'extrem oposat, torna al centre de la bobina.

Els imants tenen un pol nord i un sud, per predir quin extrem és el pol nord o sud en una bobina, torneu a utilitzar la regla de la mà dreta. Només aquesta vegada, amb la mà dreta a la bobina, apunteu els dits en la direcció del flux de corrent del conductor enrotllat. (Fletxes vermelles) Amb el polze dret apuntant estret al llarg de la bobina, hauria d’assenyalar l’extrem nord de l’imant.

Pas 4: Vàlvules i relés de solenoide

Els solenoides i els relés són electroimants que no depenen de la regla de la mà dreta tant com altres dispositius. No obstant això, predir el nord és fàcil en una sola bobina. Com a interruptors i vàlvules, són un dispositiu senzill que només necessita moure un actuador que obri i tanca un interruptor o vàlvula.

L’actuador es carrega amb moll amb l’actuador fora o allunyat del nucli de les bobines. Quan apliqueu un corrent a la bobina, es crea un electromagnètic que tira de l'actuador cap al nucli dels interruptors o vàlvules d'obertura o tancament de la bobina.

Podeu obtenir més informació aquí:

Viquipèdia

Pas 5: Com funcionen els transformadors

Els transformadors depenen molt de la regla de la mà dreta. La forma en què un corrent fluctuant en una bobina primària crea un corrent en una bobina secundària sense fils s’anomena llei de Lenz.

Viquipèdia

Totes les bobines d’un transformador s’han d’enrotllar en la mateixa direcció.

Una bobina resistirà un canvi en un camp magnètic, de manera que quan s’aplica un corrent altern o un corrent pulsant a la bobina primària, es crea un camp magnètic fluctuant a la bobina primària.

Quan el camp magnètic fluctuant arriba a la bobina secundària crea un camp magnètic oposat i un corrent oposat a la bobina secundària.

Podeu utilitzar la regla de la mà dreta a la bobina primària i la secundària per predir la sortida de la secundària. Depenent del nombre de voltes de la bobina primària i del nombre de voltes de la bobina secundària, la tensió canvia a una major o inferior voltatge.

Si és difícil seguir el positiu i el negatiu a la bobina secundària; penseu en la bobina secundària com una font d’energia o una bateria on surt l’energia, i penseu en la primària com una càrrega on es consumeix energia.

Pas 6: Motors elèctrics de corrent continu

La regla de la mà dreta és molt important en els motors si voleu que funcionin de la mateixa manera que els desitgeu. Els motors de corrent continu utilitzen camps magnètics giratoris per fer girar la armadura del motor. Els motors de corrent continu sense escombretes tenen un imant permanent a la armadura. Aquest motor de corrent continu té l’imant permanent a l’estator, de manera que el camp magnètic de l’estator és fix i el camp magnètic giratori es troba a l’armat.

Les escombretes subministren corrent als segments del commutador de l'armat. Els dos actuen com un commutador que fa girar el corrent des d'un bobinatge de bobina a l'armat al següent bobinat de bobina a l'armat de gir.

Els segments del commutador subministren corrent a l’enrotllament de l’armadura fent que el nord i el sud es trobin just a un costat del nord i del sud dels imants permanents. Quan es tira cap al sud cap al nord, l'armat gira al següent segment del commutador i s'energia la següent bobina de l'armat.

Per invertir la direcció d’aquest motor, canvieu la polaritat si els cables porten als raspalls.

Podeu obtenir més informació aquí:

Viquipèdia

Pas 7: Motors de corrent altern

Els motors de corrent continu utilitzen camps magnètics giratoris a l'armat igual que els motors de corrent continu utilitzen camps magnètics rotatius per girar l'armat del motor. A diferència dels motors de corrent continu, els motors de corrent altern no tenen imants permanents a l’estator o a la armadura. Els motors de corrent continu tenen electroimants a l’estator, de manera que el camp magnètic de l’estator es fixa quan es subministra amb corrent continu. Quan es subministra amb corrent de corrent altern, els camps magnètics de l'armat i l'estator fluctuen a l'uníson amb el corrent de corrent altern. Això fa que el motor funcioni igual, tant si es subministra amb corrent continu com de corrent altern.

El primer corrent entra a la primera bobina d’estator que dinamitza el pal del primer estator. Des de la primera bobina, el corrent passa al primer corrent de subministrament de raspall als segments del commutador de l'armat. Les escombretes i els segments del commutador actuen com un interruptor que fa girar el corrent des d'un bobinatge de bobina a l'armat al següent bobinat de bobina a l'armat de gir. Per últim, el corrent surt de l’armat a través del segon raspall i entra a la bobina del segon estator energitzant el segon pal d’estator.

Els segments del commutador subministren corrent al bobinatge de l’armadura que fa que el nord i el sud es trobin just a un costat del nord i el sud dels electroimants de staror. Quan es tira cap al sud cap al nord, l'armat gira al següent segment del commutador i s'energia la següent bobina de l'armat.

Igual que el motor de corrent continu; per invertir la direcció d’aquest motor, canvieu els cables cap als raspalls.

Podeu obtenir més informació aquí:

Viquipèdia

Pas 8: Altres dispositius

Hi ha massa dispositius que utilitzen electroimants per cobrir-los tots, l’únic que cal recordar per treballar-hi és la llei de Lenz i la regla de la mà dreta.

Els altaveus funcionen de la mateixa manera que funciona un solenoide, les diferències són que l’actuador és un imant permanent i la bobina es troba al diafragma mòbil.

Els motors d’inducció utilitzen camps magnètics giratoris i la llei de la lent per crear el parell en l’armat.

Tots els motors elèctrics utilitzen camps magnètics giratoris i per predir els pols s’utilitza la regla de la mà dreta.