Электрические машины

Электрические машины разделяются на генераторы и электродвигатели. Принцип действия генераторов основан на возникновении ЭДС при относительном перемещении проводника в перпендикулярном ему магнитном поле. Двигатели основаны на возникновении силы, действующей на проводник с током, находящимся в поперечном магнитном поле. Оба принципа действия основаны на одном фундаментальном свойстве возникновения силы, действующей на свободные заряды (электроны) в проводнике, находящемся в электрическом или магнитном поле.

(3.1).

В случае генератора проводник движется со скоростью в поперечном магнитном поле, на электроны проводника действует сила , направленная вдоль проводника, на одном конце проводника возникает избыток электронов на другом недостаток, возникает продольное электрическое поле , тормозящее движение электронов с силой . При равенстве этих сил на концах проводника длиной _общ возникает ЭДС (2). Иногда эту ЭДС трактуют как проявления закона электромагнитной индукции , где изменение магнитного потока трактуется как пересечение проводником магнитного поля со скоростью . На самом деле второе объяснение является следствием преобразования Лоренца для электромагнитного поля в инерциальных системах отсчета, двигающихся относительно друг друга со скоростью . (3.2).

В случае двигателя формула (3.1) работает непосредственно, где скорость есть токовая скорость электронов, где n – концентрация электронов, S – площадь поперечного сечения проводника. Полная сила , что соответствует закону Ампера.