Будет ли якорь электродвигателя постоянного тока вращаться в прежнем направлении, если:
а) в обмотке электромагнита, создающего магнитное поле, направление тока изменить на обратное;
б) изменить направление тока одновременно и в обмотке якоря, и в обмотке электромагнита?

Для анализа поведения якоря электродвигателя постоянного тока в различных условиях важно понять принципы работы электродвигателей, взаимодействия магнитных полей и тока, а также основные физические законы, связанные с этим процессом.

Принцип работы электродвигателя постоянного тока

Электродвигатель постоянного тока состоит из двух основных частей:
1. Статор (неподвижная часть) — включает электромагнит или постоянный магнит, создающий постоянное магнитное поле.
2. Ротор (якорь, вращающаяся часть) — включает обмотку, через которую проходит ток. Это вызывает взаимодействие между магнитным полем статора и магнитным полем, создаваемым током в обмотке ротора.

Когда по обмотке якоря пропускается электрический ток, в ней возникает магнитное поле. Под действием этого магнитного поля и магнитного поля статора (электромагнита или постоянного магнита) на обмотку якоря начинают действовать силы. Эти силы создают крутящий момент, вращающий якорь.

Правило движения токов и магнитных полей: правило левой руки

Для определения направления силы, действующей на проводник с током в магнитном поле, используется правило левой руки:
1. Расположите левую руку так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь.
2. Пальцы указывают направление тока в проводнике.
3. Отогнутый большой палец указывает направление силы, действующей на проводник.

Эта сила называется силой Ампера и является основой работы электродвигателей.

Взаимодействие магнитных полей

Если изменить направление тока в проводнике, создаваемое им магнитное поле изменит направление. Это приведет к изменению направления взаимодействия между магнитным полем проводника и магнитным полем статора, что может привести к изменению направления действия силы Ампера, а следовательно, к изменению направления вращения якоря.

Ситуация (а): изменение направления тока в обмотке электромагнита

Если изменить направление тока в обмотке электромагнита (статора), то изменится направление магнитного поля статора. При этом магнитное поле, создаваемое обмоткой якоря, останется неизменным, поскольку ток через обмотку якоря не меняется.

В результате взаимодействие между магнитным полем статора и магнитным полем якоря изменится, и сила Ампера начнет действовать в противоположном направлении. Это приведет к изменению направления вращения якоря.

Ситуация (б): изменение направления тока одновременно в обмотке якоря и электромагнита

Если одновременно изменить направление тока и в обмотке якоря, и в обмотке электромагнита, то магнитное поле электромагнита также изменит свое направление, как и магнитное поле, создаваемое током в обмотке якоря. Поскольку оба магнитных поля изменят свое направление, взаимодействие между ними останется таким же, как и было до изменения. Следовательно, сила Ампера будет действовать в том же направлении, что и раньше, и якорь будет продолжать вращаться в прежнем направлении.

Выводы из теоретической части

1. Изменение направления тока только в обмотке электромагнита (статора) изменяет направление магнитного поля статора, что приводит к изменению направления вращения якоря.
2. Изменение направления тока одновременно и в обмотке якоря, и в обмотке электромагнита приводит к сохранению прежнего взаимодействия магнитных полей. Направление вращения якоря в этом случае не изменится.