電機的旋轉原理

 

01 電流、磁場和力

 

首先，為了便於後續電機原理說明，我們來回顧一下有關電流、磁場和力的基本定律/法則。雖然有一種懷舊的感覺
，但如果平時不常使用磁性元器件，就很容易忘記這些知識。

 

 

02 旋轉原理詳解

 

下麵介紹一下電機的旋轉原理。我們結合圖片和公式來說明。

 

當導線框為矩形時，要考慮到作用在電流上的力。

 

 

作用於邊a
、c部分的力F為：

 

 

產生以中心軸為心軸的轉矩。

 

例如，當考慮到旋轉角度僅為θ的狀態時
，與b和d成直角作用的力為sinθ，因此a部分的轉矩Ta由以下公式表示：

 

 

以相同的方式考慮c部分，則轉矩加倍，並生成由以下公式計算出來的轉矩：

 

 

由於矩形的麵積為S＝h・l，因此將其代入上述公式可得出以下結果：

 

 

該公式不僅適用於矩形，也適用於圓形等其他常見形狀。電機就是利用了該原理。

 

關鍵要點：

 

電機的旋轉原理遵循電流
、磁場和力相關的定律（法則）。

 

電機的發電原理

 

下麵將介紹電機的發電原理。

 

如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)，電(dian)機(ji)是(shi)將(jiang)電(dian)能(neng)轉(zhuan)換(huan)為(wei)動(dong)力(li)的(de)設(she)備(bei)，可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)利(li)用(yong)磁(ci)場(chang)和(he)電(dian)流(liu)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)力(li)來(lai)實(shi)現(xian)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)。其(qi)實(shi)，反(fan)之(zhi)
，電(dian)機(ji)也(ye)能(neng)夠(gou)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)將(jiang)機(ji)械(xie)能(neng)（運動）轉換為電能。換個角度說，電機具有發電作用。提到發電，您可能就會想到發電機（也稱為“Dynamo”、“Alternator”、“Generator”、“交流發電機”等）
，但(dan)是(shi)其(qi)原(yuan)理(li)與(yu)電(dian)機(ji)相(xiang)同(tong)，並(bing)且(qie)基(ji)本(ben)結(jie)構(gou)相(xiang)似(si)。簡(jian)而(er)言(yan)之(zhi)，電(dian)機(ji)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)使(shi)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)引(yin)腳(jiao)而(er)獲(huo)得(de)旋(xuan)轉(zhuan)運(yun)動(dong)，相(xiang)反(fan)
，當(dang)電(dian)機(ji)的(de)軸(zhou)旋(xuan)轉(zhuan)時(shi)
，在(zai)引(yin)腳(jiao)之(zhi)間(jian)會(hui)有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)。

 

01 電機的發電作用

 

如前所述，電機的發電依賴於電磁感應。以下是相關定律（法則）和發電作用的圖示。

 

 

左圖顯示電流按照弗萊明右手定則流動。通過導線在磁通中的運動，在導線中產生電動勢並且有電流流動。

 

中間的圖和右圖表示按照法拉第定律和楞次定律，當磁鐵（磁通）靠近或遠離線圈時
，電流沿不同的方向流動。

 

我們將在此基礎上來解釋發電原理。

 

02 發電原理詳解

 

假設麵積為S（＝l×h）的線圈在均勻磁場中以ω的角速度旋轉。

 

 

此時，假設線圈表麵的平行方向（中間圖中的黃線）和相對於磁通密度方向的垂直線（黑色虛線）形成角度為θ（=ωt）
，則穿透線圈的磁通量Φ由下式表示：

 

 

另外
，通過電磁感應在線圈中產生的感應電動勢E如下：

 

 

當線圈表麵的平行方向垂直於磁通方向時，電動勢變為零，而水平時電動勢的絕對值最大。

 

這zhe樣yang，電dian機ji就jiu具ju備bei了le發fa電dian作zuo用yong。我wo在zai這zhe裏li說shuo明ming的de是shi電dian機ji具ju有you旋xuan轉zhuan動dong作zuo和he發fa電dian作zuo用yong，並bing不bu意yi味wei著zhe要yao將jiang電dian機ji用yong於yu發fa電dian。如ru果guo要yao發fa電dian，通tong常chang使shi用yong專zhuan為wei發fa電dian進jin行xing了le優you化hua的de發fa電dian機ji。

 

關鍵要點：

 

電機的發電作用與旋轉動作一樣

，遵循電流、磁場和力的定律（法則）。電機通過電磁感應將機械能（運動）轉換為電能。

 

 

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