giáo án điện tử công nghệ: cơ cấu điện từ và nam châm điện docx

CHƯƠNG 5 :
CƠ CẤU ĐIỆN TỪ
VÀ NAM CHÂM ĐIỆN

KHI NIM CHUNG C CU IN T
Caùc thióỳt bở nhổ rồle, cọng từc tồ, khồới õọỹng tổỡ,
aùptọmaùt, õóửu coù bọỹ phỏỷn laỡm nhióỷm vuỷ bióỳn õọứi tổỡ õióỷn
nng ra cồ nng. Bọỹ phỏỷn naỡy gọửm coù : cuọỹn dỏy vaỡ maỷch tổỡ
goỹi chung laỡ cồ cỏỳu õióỷn tổỡ.
Maỷch tổỡ chia laỡm caùc phỏửn chờnh sau õỏy :

Thỏn maỷch tổỡ

Nừp maỷch tổỡ

Khe hồớ khọng khờ chờnh .

KHI NIM CHUNG C CU IN T
3
1
2

r



t
Hỗnh : Kóỳt cỏỳu maỷch tổỡ
1.Thỏn maỷch tổỡ; 2. Nừp maỷch tổỡ ;3. Cuọỹn dỏy

KHI NIM CHUNG C CU IN T
Khi cho doỡng õióỷn chaỷy qua cuọỹn dỏy thỗ trong cuọỹn dỏy
coù tổỡ thọng õi qua, tổỡ thọng naỡy cuợng chia laỡm 3 thaỡnh
phỏửn :
Tổỡ thọng chờnh

: laỡ tổỡ thọng õi qua khe hồớ khọng khờ
chờnh, õoù cuợng laỡ tổỡ thọng laỡm vióỷc cuớa cồ cỏỳu õióỷn tổỡ .
Tổỡ thọng taớn
t
: laỡ tổỡ thọng õi ra ngoaỡi khe hồớ khọng khờ
chờnh.
Tổỡ thọng roỡ
r
: laỡ tổỡ thọng kheùp voỡng qua cuọỹn dỏy laỡ
thaỡnh phỏửn khọng õi qua khe hồớ khọng khờ chờnh maỡ kheùp
kờn trong khọng gian giổợa loợi vaỡ thỏn maỷch tổỡ.

PHN LOI C CU IN T
Phỏn theo tờnh chỏỳt cuớa nguọửn õióỷn

Cồ cỏỳu õióỷn mọỹt chióửu.

Cồ cỏỳu õióỷn tổỡ xoay chióửu.
Theo caùch nọỳi cuọỹn dỏy vaỡo nguọửn õióỷn

Nọỳi nọỳi tióỳp.

Nọỳi song song.

Theo hỗnh daỷng maỷch tổỡ:

Maỷch tổỡ huùt chỏỷp (thúng).

Maỷch tổỡ huùt xoay (quanh mọỹt truỷc hay mọỹt caỷnh),
maỷch tổỡ huùt kióứu pittọng.

CC NH LUT C BN CA MCH T
1. ởnh luỏỷt m : Trong mọỹt phỏn õoaỷn cuớa maỷch tổỡ,
tổỡ aùp rồi trón noù bũng tờch giổợa tổỡ thọng vaỡ tổỡ trồớ hoỷc
thổồng giổợa tổỡ thọng vaỡ tổỡ dỏựn :
2. ởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp I : Trón moỹi õióứm cuớa maỷch
tổỡ, tọứng tổỡ thọng vaỡo bũng tọứng tổỡ thọng ra :
3. ởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp II : Trong mọỹt maỷch tổỡ kheùp
kờn, tọứng tổỡ aùp cuớa caùc õoaỷn maỷch bũng tọứng sổùc tổỡ
õọỹng :
G
RU


àà
== .
0
1
=

n
i

=
n
ii
n
i
FR
1
.
1
à


CC NH LUT C BN
CA MCH T
4. ởnh luỏỷt baớo toaỡn doỡng õióỷn : Tờch phỏn
õổồỡng cuớa cổồỡng õọỹ tổỡ trổồỡng theo voỡng tổỡ kheùp kờn
bũng tọứng s.t.õ cuớa voỡng tổỡ õoù :
ởnh luỏỷt toaỡn doỡng õióỷn coù thóứ bióỳn õọứi nhổ sau :
hoỷc :
vaỡ õỏy cuợng chờnh laỡ õởnh luỏỷt Kióỳckhọỳp II vồùi maỷch
tổỡ kheùp kờn.


=
l
i
FdlH.

====
l l l
i
l
FdR
S
dl
dl
S
SB
dlH
à

à

à
.

.
.



==
l
i
l
FdRdlH
à

NAM CHÂM ĐIỆN

ĐẠI CƯƠNG VỀ NAM CHÂM ĐIỆN
i N
Φ
S
i
N
S
N
S
Nam chám âiãûn

I CNG V NAM CHM IN
Doỡng õióỷn chaỷy trong cuọỹn dỏy seợ sinh ra tổỡ trổồỡng.
Vỏỷt lióỷu sừt tổỡ õỷt trong tổỡ trổồỡng naỡy seợ bở tổỡ hoùa vaỡ coù cổỷc
tờnh ngổồỹc laỷi vồùi cổỷc tờnh cuớa cuọỹn dỏy, cho nón seợ bở huùt
vóử phờa cuọỹn dỏy
Nóỳu õọứi chióửu doỡng õióỷn trong cuọỹn dỏy thỗ tổỡ trổồỡng
trong cuọỹn dỏy cuợng õọứi chióửu vaỡ vỏỷt lióỷu sừt tổỡ bở tổỡ hoùa coù
cổỷc tờnh ngổồỹc vồùi cổỷc tờnh cuọỹn dỏy, cho nón chióửu lổỷc huùt
khọng õọứi.
Trong quaù trỗnh laỡm vióỷc nừp maỷch tổỡ chuyóứn õọỹng,
khe hồớ khọng khờ giổợa nừp vaỡ loợi thay õọứi nón lổỷc huùt õióỷn
tổỡ cuợng thay õọứi

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ
NAM CHÂM ĐIỆN

TNH LC HT IN T
NAM CHM IN
Lổỷc huùt õióỷn tổỡ cuaớ nam chỏm õióỷn mọỹt chióửu thổồỡng
õổồỹc tờnh theo 2 phổồng phaùp :
1. Tờnh theo cọng thổùc maxwell
2. Tờnh theo phổồng phaùp cỏn bũng nng lổồỹng

TNH LC HT IN T
THEO CễNG THC MAXWELL
Theo Maxell thỗ khi coù mọỹt vỏỷt dỏựn tổỡ trổồỡng thỗ vỏỷt dỏựn
tổỡ seợ chởu mọỹt lổỷc taùc duỷng :
Trong õoù:
: Veùc tồ tổỡ caớm ồớ khe hồớ KK bóử mỷt cổỷc tổỡ
: Veùc tồ phaùp tuyóỳn õồn vở ồớ bóử mỷt cổỷc tổỡ
S: dióỷn tờch bóử mỷt vỏỷt dỏựn.
à
0
= 1,25.10
-8
[H/cm] laỡ õọỹ tổỡ thỏứm cuớa khọng khờ.
Vỗ hóỷ sọỳ tổỡ dỏựn cuớa vỏỷt lióỷu sừt tổỡ lồùn hồn nhióửu cuớa
khọng khờ (à >>à
0
) nón xem nhổ cuỡng phổồng vaỡ
( )
2
1 1
. . .
0 2

s
F B n B B n ds
à

=



ur ur r ur r
ẹ
B
r
n
r
( =0)n

r
2
( . ) .B n B B n=
ur r ur r

TNH LC HT IN T
THEO CễNG THC MAXWELL
Vaỡ ta coù :
Khi khe hồớ khọng khờ beù, tổỡ trổồỡng coù thóứ xem nhổ
phỏn bọỳ õóửu trón bóử mỷt cổỷc tổỡ B = const, bón coi thỗ
ta co ù:
B: õồn vở [Wb/cm
2
].

S: dióỷn tờch tổỡ thọng qua [cm
2
].
= 1,25.10
-8
[Wb/A.cm]
Nóỳu B tờnh theo Tesla thỗ :
2
0
1
.
2
S
F B n ds
à
=

ur r
ẹ
ds s

0
à
[ ]
2
2
4 4F B S kg
S

= =

[ ]
NSBF .
2
1
2
0
à
=

TÍNH LỰC HÚT ĐIỆN TỪ
THEO CÔNG THỨC MAXWELL
Khi khe håí khäng khê tæì thäng roì nhiãöu :
Våïi K
âc
= 3÷ 5 laì hãû âiãöu chènh.
[ ]
2
/ .
1
4. .
1
d c
F B S kg
K
δ
=
+

THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

i N
Φ
S

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Khi õoùng õióỷn vaỡo cuọỹn dỏy NC, ta coù phổồng trỗnh
cỏn bũng õióỷn aùp :
Nhỏn 2 vóỳ cuớa phổồng trỗnh cho idt, ta coù :
Lỏỳy tờch phỏn hai vóỳ phổồng trỗnh trón ta coù:
Trong õoù ta coù:
: laỡ nng lổồỹng nguọửn cung cỏỳp.
: laỡ nng lổồỹng tióu hao trón õióỷn trồớ cuọỹn dỏy w.
:laỡ nng lổồỹng tờch luợy trong tổỡ trổồỡng
.
d
u R i
dt

= +
2
. .
d
uidt R i dt i dt
dt

= +
2
0 0 0
t t t

d
uidt i Rdt i dt
dt

= +

0
t
uidt

2
0
t
i
R dt



==

00
idW
dt
d
i
t
t

THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

2
Ψ
Ψ
2
Ψ
1
Ψ
0
i
1
i
2
i
0
b
a
c d
2
δ
1
δ

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Tổỡ õọử thở ta thỏỳy quan hóỷ giổợa tổỡ thọng moùc voỡng vaỡ
doỡng õióỷn i, coù tờnh phi tuyóỳn.
Tờnh lổỷc huùt õióỷn :
Khi cung cỏỳp nng lổồỹng cho cồ cỏỳu õióỷn tổỡ thỗ nừp
cuớa maỷch tổỡ õổồỹc huùt vóử phờa loợi, khe hồớ khọng khờ ồớ giổợa
nừp vaỡ loợi giaớm dỏửn.

ặẽng vồùi vở trờ ban õỏửu cuớa nừp maỷch tổỡ coù:
ặẽng vồùi vở trờ cuọỳi coù:
1 1; 1
; I=I =

=
2 2; 2
; I=I =

=

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Nng lổồỹng tổỡ trổồỡng khi ồớ vở trờ õỏửu seợ laỡ:
:= dióỷn tờch
Vỏỷy nng lổồỹng lỏỳy thóm tổỡ ngoaỡi vaỡo õóứ nừp maỷch tổỡ
chuyóứn õọỹng laỡ:
: = dióỷn tờch hỗnh thang
Theo õởnh luỏỷt cỏn bũng nng lổồỹng coù:
Trong õoù laỡ nng lổồỹng laỡm nừp chuyóứn õọỹng tổỡ vở trờ 1
õóỳn vở trờ 2.
= dióỷn tờch tam giaùc cong oad
Nóỳu giaớ thióỳt maỷch tổỡ chổa baợo hoỡa õổồỡng õỷc tờnh chố
xeùt ồớ õoaỷn tuyóỳn
1
1
0
t
W id

=

2
1
t
w id



=

oab
abcd
1 2
t t t
W W W A
+ = +
1 2
t t
A W W W
= +

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG
Ta coù:
Vỗ coù:
ỷt:
Daỷng vi phỏn :
Vỏỷy lổỷc huùt õióỷn tổỡ seợ laỡ:

1 2
1 2 2
1 2
2 1
; ;
2 2
( )
2
t t
t
I I
W W
I I
W



= =
+
=
.I L

=
1 2 2 1
1
( )
2
A I I

=

2 1 2 1
, I I I

= + = +
1 1
1
( )
2
A I I

=
1
( )
2
dA Id dI

=
1
( )
2
dA d dI
F I
d d d



= =

THEO PHNG PHP
CN BNG NNG LNG

Ta xeùt hai trổồỡng hồỹp sau:
a. Trổồỡng hồỹp khi I = const thỗ
Ta coù :
Coù : L = W
2
G
Trong õoù : G laỡ tổỡ dỏựn cuớa maỷch tổỡ.
W laỡ sọỳ voỡng cuớa cuọỹn dỏy.
Ta coù :
0
dI
d

=
5,1. [ ];
d
F I kg LI
d



= =
2
5,1.
dL
F I
d

=
( )

d
dG
WF
2
,.5=

THEO PHƯƠNG PHÁP
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
b. Træåìng håüp khi Ψ = const thç
Ta coï :
nãn
0
d
d
ψ
δ
=
1 dI
[J/cm] = -5,1. . [ ]
2 d
dI
F kg
d
ψ ψ
δ δ
= −
2
;I L W G
L

ψ
= =
.
2
m
W
φ
ψ
=
2
2
5,1
. . [ ];
2
m
dG
F kg
G d
φ
δ
=

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG

NAM CHÂM ĐIỆN XOAY CHIỀU
VÀ VÒNG CHỐNG RUNG
Nam chám âiãûn xoay chiãöu