Silnik elektryczny to urządzenie zamieniające energię elektryczną na mechaniczną. Szczoteczka elektryczna, kosiarka do trawy czy samochód elektryczny posiadają silniki elektryczne. Prądnica np. dynamo w rowerze zamienia energię mechaniczną na elektryczną.
Z tego artykułu dowiesz się jak zbudowany jest i jak działa silnik prądu stałego oraz prądnica.
1. Silnik prądu stałego
Silnik elektryczny prądu stałego zamienia energię elektryczną na mechaniczną i jest jednym z powszechnych zastosowań magnesów i elektromagnesów. Zasada działania silnika prądu stałego opiera się na wykorzystaniu pola magnetycznego do obrotu elementu silnika zwanego wirnikiem.
Prosty silnik elektryczny składa się z:
- Stojanu z magnesem lub elektromagnesem, który wytwarza pole magnetyczne
- Wirnika (ramki z przewodnikiem prądu) – elementu, który się obraca i napędza urządzenie wykorzystujące energię mechaniczną
- Szczotek, do których podłączony jest prąd zasilający silnik
- Komutatora, który zmienia kierunek prądu w ramce
Jak działa silnik elektryczny? W skrócie, wykorzystuje pole magnetyczne aby obracać wirnikiem, przez który przepływa prąd elektryczny:
- Dwa magnesy różnoimienne stojanu wytwarzają pole magnetyczne
- W polu tym umieszczony jest wirnik, przez który przepływa prąd elektryczny
- Pole magnetyczne działa na podłączony do prądu wirnik parą sił, która powoduje obrót wirnika (para sił a nie pojedyncza siła ponieważ mamy dwa magnesy)
- Gdyby nie komutator wirnik obróciłby się do momentu uzyskania równowagi. Komutator zmieniając kierunek prądu w ramce powoduje ciągły obrót wirnika.
Silnik prądu przemiennego nie wymaga komutatora bo prąd przemienny sam okresowo zmienia swój kierunek przepływu.
2. Prądnica
Prądnica zamienia energię mechaniczną na elektryczną. Przykładem prądnicy jest dynamo roweru, które podczas jazdy zasila oświetlenie roweru.
Prądnica jest zbudowana dokładnie tak jak silnik elektryczny a jej działanie jest odwrotne do silnika elektrycznego. Zewnętrzna siła wykonując pracę w polu magnetycznym powoduje przepływ prądu w prądnicy.