一、電動機:

一、電動機:俗稱「馬達」motor

1.電動機依照所需電源的種類,可分為:直流電交流電電動機兩種,其外觀(如圖一)所示。

This is an images

2.上述兩種電動機除了集電環之外;在基本構造很類似,一般而言功率較大的電動機通常使用交流電源。

3.使用直流電源的電動機,其輸入端分為正、負兩極,標示正極端與外電源的正極相接,標示為負極端則與外電源的負極相接。

4.使用交流電源的電動機,其輸入端不分正或負極。

5.電動機在一定的電壓下使用時,有一定的輸出功率。但隨著使用的時間愈長則馬達本身的溫度也愈高,故馬達本身通常有散熱裝置。

 

二、馬達的構造:(如圖二)

This is an images

1.電動機的主要結構有:集電環、電、場磁鐵電刷

2.集電環功能在保持馬達運轉過程中,外電路能持續對馬達供電,以維持通路且外電路不會隨著電旋轉。

3.  為電動機最主要的部分,由軟鐵芯及漆包線圏所組成。

4.場磁鐵:通常為永久磁鐵,但交流電馬達會以線圏產生的磁場代替,其主要功能在於提供電樞旋轉所需的磁力。

5.  刷:與外電路相聯,是一組彈簧片緊貼於集電環,但不會隨著電旋轉,主要功能即在保持電為通路。

 

三、電刷的結構及功能:

This is an images

 

四、集電環

This is an images

 

五、電

This is an images

 

This is an images

 

This is an images

 
六、場磁鐵:

This is an images

 

This is an images

 

七、電動機的轉動原理:

This is an images

 

This is an images

 

This is an images

 

This is an images

 

This is an images

 

This is an images

 

二、電磁感應:

一、電磁感應原理:

(一)磁場的變化與感應電流:

1.法拉第發現:如果線圈內的磁場發生變化時,原本無電流的線圈會因而產生電流,此種利用磁場變化而產生電流的現象稱為電磁感應

2.取一根空心螺線圈串聯電流計,裝置如圖一:

This is an images

以長條形永久磁鐵迅速進入空心螺線圈,結果電流計指針偏轉,代表在磁鐵進入線圈時,有電流產生。

3.運用電磁感應原理而產生的電流為感應電流

4.歷史上第一個發明發電機的科學家是法拉

(二)法拉第定律:

1.感應電流的大小磁場變化的速率成正比(線圈的匝數固定時)。

2.感應電流的大小線匝數成正比。(磁場變化的速率固定時)。

3.增加線圈匝數、加快磁場變化的速率皆可增加線圈感應產生電流的大小。

(三)冷次定律:

1.冷次定律:(判斷感應電流的方向)當線圈上生成感應電流時會生成新的磁場,此新的磁場恆與原磁場變化的方向相抗衡

2.冷次定律主要立基於能量守恆的觀點,要產生電能就必須作功,故發電必需以外力反抗因感應電流而產生的磁場作用力而作功,所以發電機本身是要消耗能量才能輸出電能。(如圖二)

This is an images

1)圖二中之甲圖以永久磁鐵的S線圈右端進入時,線圈所生的感應電流會產生排斥S極進入的磁場,故線圈右端會生成S極,據此可判斷感應電流的方向;由右向左通過檢流計

2)圖二之乙:當永久磁鐵的N極進入線圈右端時,依據冷次定律,線會產生抗拒N極(方向向左的磁場)增強,故線圈右端會生成N極,故感應電流的方向由檢流計的左側向右流動

 

二、發電機:

(一)發電機原理:

1.發電機所運用的原理:是根據電磁感應原理,運用磁場在線圈中快速變化而產生感應電流。

2.由發電機產生的電流稱為感應電流,因為發電的線圈數目是固定的,故感應電流的大小與磁場變化速率成正比法拉第定律)。

3.發電機所生的感應電流的方向;依據冷次定律判斷,也是本單元的重點之

4.有電流時必定能產生磁場,但有磁場時未必會產生電流。(磁場強弱須有變化才能產生感應電流)

(二)發電機的構造:

1.發電機依電流方向是否固定,可分為:交流電發電機直流電發電機兩種,其差別在於集電環的不同,其於各部分皆相同。

2.基於電力輸送為減低能量消耗需提高電壓,為符合改變電壓的需求,發電廠採用的發電機皆為:交流電發電機。

3.發電機的構造與電動機相同,只是兩者在能量轉換的過程是相反的,發電機主要的構造有三個部分:(如圖三所示)

1:又稱為線圈,是由多匝漆包線纒繞於軟鐵芯構成,是發電機最主要的部分。

2場磁鐵:用以提供線圈所需的磁場變化,在線圈快速轉動時能感應產生電流。

3集電環:分為交流電和直流電兩種,其構造亦不相同。(如圖四):集電環固定於線圈轉軸的輸出裝置,為活性極小的純銅或鉑製成的金屬環,配合電刷在電轉動產生感應電流時將電流輸出至外電路,又能使外電路不會隨著線圈轉動。

This is an images

 

三、發電機與冷次定律:

(一)發電機的運轉:

1.發電機與電動機的能量轉換方式不同,電動機藉電能作功轉換為動能,而發電機則藉外力作功轉換為電能,因此發電機要運轉,就必需藉著:水力、火力、核能…等能量才能發電。

2.以交流電發電機的運轉為例:觀察電的轉動和感應電流方向變化的關係。

1)如圖五,當電受力向逆時鐘旋轉,軟鐵芯因感應電流而磁化成暫時磁鐵。

This is an images

2)根據「冷次定律」,感應電流所感應產生的磁場會與場磁鐵的磁場相抗衡,故軟鐵芯因電流的磁效應而生的磁場方向會與場磁鐵的磁極相斥(如圖六):

This is an images

3)承上第(2)點之敘述,發電機之感應電之方向如圖六所示;感應電流由A電刷輸出,則A電刷稱為電源的正極。而電流經外電路後由B電刷進入發電機,故B電刷稱為電源的負極

4)交流電發電機在電轉動180°時,感應電流之方向會改變一次,此時AB電刷的正、負極性亦隨之改變。

5)當電轉動一週(即360°)時,交流電方向會改變兩次。

創用CC標示:
CC