موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند؟

موتورهای الکتریکی تقریباً همه جا هستند! داخل وسائل برقی خانه شما مثل آب میوه گیری، یخچال، ماشین لباسشویی، ضبط صوت، سشوارها، پنکه و ده ها وسیله دیگر از این موتورها استفاده شده است.

در این مقاله شما می توانید اطلاعاتی در مورد آهنربا، الکترومغناطیس، برق و در نهایت موتورهای الکتریکی بدست آورید.

یک موتور الکتریکی، جریان الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور یا مولد انجام می شود. این دو وسیله علی رغم تفاوت در عملکرد، در ساختار تقریباً مشابه یکدیگر هستند. ایده کلی ساخت موتورهای الکتریکی در آن است که وقتی که یک حامل جریان الکتریسیته (مانند سیم) تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیرویی از سوی میدان مغناطیسی روی آن حامل اعمال می شود.

اجزای موتورهای الکتریکی

ابتدا نگاهی به درون یک موتور الکتریکی ساده می اندازیم. یک موتور ساده از 6 بخش آرمیچر، زغال هادی، سوئیچ تغییر دهنده جهت برق، محور، آهنربا و منبع برق تشکیل می شود.

اگر شما تا به حال با آهنربا کار کرده باشید، حتماً دریافته اید که قطب های همنام آهنربا همدیگر را دفع و قطب های غیر همنام همدیگر را جذب می کنند. این قانون بنیادین آهنرباها است. اگر شما دو میله آهنربا را خم کنید، بطوریکه دو قطب N و S آن روبروی هم قرار گیرند و سپس یک الکترومغناطیس یا آهنربای الکتریکی را بین آنها قرار دهید، به همین سادگی صاحب یک موتور الکتریکی خواهید شد.

آهنربای الکتریکی بخش مهم یک موتور الکتریکی محسوب می شود. شما می توانید با پیچیدن 100 دور سیم، حول یک میخ و اتصال آن به یک باتری، یک آهنربای الکتریکی درست کنید. در این صورت طبق قوانین فیزیک، میخ تبدیل به آهنربا می شود. آن سرِ میخ که به قطب مثبت باتری وصل شده است، قطب S آهنربا و طرف دیگر قطب N خواهد بود. حال اگر این آهنربای الکتریکی را روی محوری بین آهنربای نعلی شکل طوری قرار دهیم که قطب های همنام روبروی هم باشند، به دلیل آنکه قطب های همنام همدیگر را دفع می کنند، آهنربای الکتریکی حول محور خود، یک نیم دور می چرخد تا قطب های غیر همنام روبروی هم قرار گیرند. حال اگر بتوانیم کاری کنیم که دائماً قطب های + و – متصل به باتری عوض شوند، سیم پیچ آهنربای الکتریکی هم مدام دور محور خود خواهد چرخید.

در موتورهای الکتریکی پیشرفته تر، آرمیچر جای میخ عمل می کند. آرمیچر، آهنربای الکتریکی است که با پیچاندن سیم حول دو یا چند میله فلزی ساخته می شود. سیم پیچ آرمیچر طوری ساخته می شود که بتواند حول محور عمودی به راحتی بچرخد. حال اگر باتری را توسط دو زغال هادی به محور عمودی متصل کنیم، قطب های N و S آهنربایی در دو سر آرمیچر ایجاد می شود. وقتی این آرمیچر را بین آهنربای نعلی شکل قرار دهیم، آرمیچر یک نیم دور می چرخد و به این ترتیب ارتباط + و – آرمیچر با باتری جابجا می شود و قطب های آهنربایی آن نیز دوباره تغییر می کند.

طبق قانون بنیادی، قطب های همنام دوباره همدیگر را دفع می کنند و آرمیچر یک نیم دور دیگر می زند. با تکرار این کار، آرمیچر تا وقتی به باتری متصل است، حول محور خود خواهد چرخید.

در موتور این طرح سه بعدی فوق، سیم پیچ متصل به باتری داخل یک آهنربای نعلی شکل قرار داده شده است. با عبور جریان الکتریکی از سیم، حولِ سیم پیچ میدان مغناطیسی ایجاد می شود و با ایجاد خاصیت آهنربایی توسط این میدان مغناطیسی، آهنربای نعلی شکل با نیروی دافعه، قطب همنام سیم پیچ را از خود می راند و باعث چرخش سیم پیچ حول محورش می شود.

بسته به نوع کاربرد، موتورهای الکتریکی متنوعی ساخته می شود.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله وب سایت HowStuffWorks ترجمه شده توسط بهنام زاده به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.