مقاله الکترومغناطیس

دانلود مقاله الکترومغناطیس

مقدمه
از زمانهای بسیار قدیم بشر با آهن رباهای طبیعی آشنا بوده، نیروهای جاذبه و دافعه بین قطعات مختلف این آهنرباها و نیز بین آنها و سایر قطعات آهنی را می شناخته است. اما تا حدود ۲۰۰ سال قبل تحلیل صحیح و دقیقی از رفتار اجسام مغناطیسی ارائه نشده بود و به همین دلیل استفاده چندانی از این پدیده انجام نمی شد.
در سال ۱۸۱۹ میلادی یک دانشمند دانمارکی به نام اورستد متوجه شد هنگام عبور جریان برق از یک سیم، چنانچه در مجاورت آن قطب نمایی قرار دهیم، عقربه قطب نما (که از جنس آهن ربای طبیعی است) منحرف می گردد. این تجربه نشان داد که جریان برق نیز مانند آهن ربای طبیعی در اطراف خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که شدت آن بستگی به شدت جریان دارد.
آزمایش ۱-۱- بر روی یک صفحه کاغذ مقداری براده آهن ریخته صفحه کاغذ را روی یک قطعه آهن ربای طبیعی بگذارید و با انگشت دست ضربه آرامی به صفحه کاغذ بزنید. مشاهده می شود که براده‌های آهن روی صفحه کاغذ در مسیرهای خاصی منظم می شوند (شکل ۱-۱- الف). این مسیرها را خطوط میدان مغناطیسی می نامیم. برای تعیین جهت این خطوط می توان بجای براده آهن از عقربه های مغناطیسی کوچک نیز استفاده نمود (شکل ۱-۱- ب). همانطور که شکل نشان می دهد عقربه های مغناطیسی در جهت معینی می ایستند. سمتی که قطب جنوب عقربه مغناطیسی به طرف آن می ایستد قطب شما را نشان می دهد.
فهرست مطالب
۱-۱- مقدمه ۱
آزمایش ۱-۱- ۱
۲-۱- میدان مغناطیسی اطراف سیم حامل جریان ۲
آزمایش ۲-۱- ۲
آزمایش ۳-۱- ۳
۳-۱- میدان مغناطیسی سیم پیچ حامل جریان ۵
۵-۱- کمیتهای مغناطیسی ۶
۱-۵-۱- نیروی محرکه مغناطیسی ۶
آزمایش ۶-۱- ۶
I : شدت جریان الکتریکی بر حسب آمپر ۷
۲-۵-۱- شدت میدان مغناطیسی ۸
۳-۵-۱- فوران مغناطیسی: ۹
۴-۵-۱- چگالی فوران مغناطیسی: ۱۰
۵-۵-۱- ضریب نفوذ مغناطیسی: ۱۱
۶-۱- بررسی سیم پیچهای بدون هسته آهنی ۱۲
۷-۱- بررسی سیم پیچهای با هسته آهنی ۱۴
۸-۱- خواص مغناطیسی مواد ۱۸
جدول ۱-۱- مثالهایی از ضریب نفوذ نسبی اجسام ۲۰
۹-۱- منحنی مغناطیسی ۲۰
۱-۹-۱- پس ماند مغناطیسی (اثر هیسترزیس) ۲۴
۲-۹-۱- از بین بردن پس ماند مغناطیسی: ۳۰
۱۰-۱- مدارهای مغناطیسی ۳۲
۱-۱۰-۱- مقاومت مغناطیسی: ۳۲
مقاومت مغناطیسی مدارهای با فاصله هوایی: ۳۳
۲-۱۰-۱- تحلیل مدارهای مغناطیسی به کمک مدار معادل الکتریکی آن: ۳۵
۳-۱۰-۱- تحلیل مدارهای مغناطیسی به کمک قانون نیروی محرکه مغناطیسی: ۳۷
جدول ۲-۱- خلاصه کمیتهای مغناطیسی ۴۰
۱۲-۱- نیروی لورنس ۴۰
نمایش نیروی لورنس به کمک آزمایش ۴۳
استفاده عملی از نیروی لورنس: ۴۵
۱-۱۳-۱- القاء از طریق حرکت ۴۶
توجیه پدیده القاء بر اساس قانون لورنس: ۴۸
محاسبه ولتاژ القایی: ۴۸
۲-۱۳-۱- تعیین جهت جریان القایی: ۵۲
۳-۱۳-۱- القاء از طریق تغییرات فوران ۵۳
۴-۱۳-۱- قانون لنز: ۵۷
۵-۱۳-۱- جریانهای القایی گردابی (فوکو): ۵۸
۶-۱۳-۱- خودالقایی: ۶۰
۱۴-۱- انرژی ذخیره شده در میدان مغناطیسی ۶۱
۱۵-۱- کاربردهای الکترومغناطیس ۶۱
مبانی ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم ۶۳
۱-۲- مقدمه ۶۳
۱-۱-۲- طبقه بندی ماشینهای الکتریکی: ۶۳
ماشینهای الکتریکی از نظر نوع جریان الکتریکی چنین تقسیم بندی می‌شوند: ۶۴
۲-۲- مولد ساده جریان مستقیم ۶۶
۱-۲-۲- ساختمان و شرح کار: ۶۶
۲-۲-۲- چگونگی یکسوسازی ولتاژ و جریان در مولّد ساده DC : 70
۳-۲-۲- افزایش تعداد کلافها برای بهبود یکسوسازی: ۷۲
۴-۲-۲- چگونگی تغییر پلاریته ولتاژ القایی در مولد ساده ۷۴
۵-۲-۲- چگونگی تغییر دامنه ولتاژ القایی در مولد ساده ۷۵
۴-۲- موتور ساده جریان مستقیم ۷۸
۱-۴-۲- نحوه ایجاد گشتاور در موتور ساده: ۷۹
۲-۴-۲- عوامل مؤثر بر ایجاد گشتاور در مورد ساده: ۸۰
۴-۴-۲- امکان حرکت دورانی مداوم توسط کموتاتور: ۸۴
۵-۴-۲- تغییر جهت گردش در موتور ساده DC : 88
۶-۲- ساختمان ماشینهای جریان مستقیم ۸۹
۱-۶-۲- اجزای ساکن ماشینهای جریان مستقیم: ۹۰
۲-۶-۲- قسمت گردان یا آرمیچر: ۹۴
الف – هسته آرمیچر: ۹۵
ب – سیم پیچی آرمیچر: ۹۶
پ – کلکتور یا یکسو کننده مکانیکی: ۹۷
ث – پروانه خنک کننده: ۹۸
۳-۶-۲- جاروبک و جاروبک نگهدار: ۹۸
۸-۲- سیم پیچی آرمیچر ماشینهای جریان مستقیم ۹۹
۲-۸-۲- روشهای سیم پیچی آرمیچر: ۱۰۵
الف – سیم پیچی حلقوی: ۱۰۵
تعیین محل و پلاریته جاروبکها: ۱۰۹
دیاگرام گسترده: ۱۱۰
گام سیم‌پیچی: ۱۱۱
گام کلکتور ۱۱۱
گام برگشت یا دوم سیم‌پیچی: ۱۱۲
راههای جریان در سیم پیچی حلقوی ساده: ۱۱۳
سیم پیچی حلقوی مرکب: ۱۱۴
ب – سیم پیچی موجی: ۱۱۵
دیاگرام گسترده سیم پیچی موجی ساده: ۱۱۸
۳-۸-۲- مقایسه مشخصات و کاربردهای انواع سیم پیچهای آرمیچر: ۱۲۱
۱۰-۲- عکس العمل مغناطیسی آرمیچر ۱۲۲
۱-۱۰-۲- ایجاد میدان عرضی آرمیچر: ۱۲۳
۲-۱۰-۲- تعدیل میدان عرضی توسط قطب کمکی: ۱۲۵
۳-۱۰-۲- سیم پیچی جبرانگر (تعدیل): ۱۲۶
۴-۱۰-۲- پدیده کموتاسیون در ماشینهای جریان مستقیم: ۱۲۸
۱۲-۲- رابطه نیروی محرکه القایی در ماشین DC واقعی ۱۳۳
۱۳-۲- گشتاور تولیدی در آرمیچر ماشینهای جریان مستقیم واقعی ۱۳۸
۱۴-۲- توان و راندمان در ماشینهای جریان مستقیم ۱۴۰
۱-۱۴-۲- تلفات توان در ماشینهای DC : 141