Nästan oundvikligen kommer du till en punkt i ditt liv där du kommer att ställas inför ett olyckligt litet barn och en rörlig leksak som inte längre rör sig. Du kanske tar isär leksaken och förlitar dig på din smidighet för att rädda dagen, men när du sitter kvar med en hög med komponenter kan du väl undra hur de här rullarna med ljus tråd skapar rörelse. Trasiga leksaker åt sidan finns elmotorer i många av enheterna som får vårt moderna samhälle att röra sig, från bilar till klockor till kylfläkten i din dator.
Delar av en elmotor
En elmotor skapar roterande eller cirkulär rörelse. Den centrala delen av motorn är en cylinder som kallas ankaret eller rotorn. Ankaret rymmer resten av komponenterna och är också den del av motorn som snurrar. Runt ankaret finns statorn, som håller isolerade trådspolar, vanligtvis koppar. När en ström appliceras på motorn genererar statorn magnetfältet som driver ankaret. Beroende på motorns design kan du också hitta borstar eller fina metallfibrer som håller strömmen på motsatt sida av motorn när den snurrar.
Få det att fungera
Du kanske har lagt märke till att när du har två magneter lockar motsatta stolpar och liknande stolpar. Elmotorn använder denna princip för att skapa vridmoment eller rotationskraft. Det är inte den elektriska strömmen i sig, utan magnetfältet som skapas som genererar kraft när en elmotor är i rörelse. Elektricitet som rör sig genom en tråd skapar ett cirkulärt magnetfält med kabeln som källa och centrum för rotation. När du lägger till ström bildar statorn och ankaret ett stabilt magnetfält och en elektromagnet som skjuts eller roteras inom det respektive fältet.
Olika typer av elmotorer
Grundmotorn går på likström eller likström, men andra motorer kan gå på växelström eller växelström. Batterier producerar likström medan uttagen i ditt hem levererar växelvis. För att en motor ska kunna gå på växelström krävs två slingrande magneter som inte rör vid varandra. De rör motorn genom ett fenomen som kallas induktion. Dessa induktionsmotorer är borstlösa, eftersom de inte kräver den fysiska kontakt som borsten ger. Vissa likströmsmotorer är också borstlösa och använder istället en brytare som ändrar magnetfältets polaritet för att hålla motorn igång. Universalmotorer är induktionsmotorer som kan använda endera kraftkällan.
Bygga en enkel elmotor
Nu när du har de grundläggande delarna och principerna kan du spela med konceptet hemma. Gör en spole av nedre gauge koppartråd och sticka varje ände genom en aluminiumburk för att upphänga den. Placera en liten, stark magnet på vardera sidan om den upphängda spolen för att skapa ett magnetfält. Om du ansluter ett batteri till båda burkarna med alligatorklämmor blir din spole en elektromagnet och koppartrådrotorn som du skapade bör börja snurra.