Électricité et magnétisme · GCSE Physique Thème 7 (Moteurs électriques)
Simulateur de moteur à courant continu et de collecteur
Simuler les moteurs électriques à courant continu : couple de force de l'ampère, la façon dont le commutateur à cycle fractionné alterne automatiquement la direction du courant de bobine à l'équilibre passé pour assurer une rotation continue.
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- Dérivés vivants
- Mode projecteur
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Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
A
T
°
Dérivations et métriques en direct
Torque instantanée
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Vitesse estimée
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Direction de la Force du bras gauche
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Direction de la force du bras droit
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Quelle conversion d'énergie se produit dans un moteur DC? Que se passe-t-il si vous décrochez avec force l'arbre du rotor?
Dérivation étape par étape :
- Convertit l'électricité en travail mécanique. Le calibrage élimine le back-EMF; une faible résistance à la bobine provoque une inrush de courant massif, brûlant des enroulements en quelques secondes.
Problème travaillé
Problème : Quels sont les composants qui constituent un commutateur? Comment inverse-t-il précisément le moment actuel?
Dérivation étape par étape :
- Se compose de deux anneaux en cuivre semi-cylindrique isolés et de deux pinceaux en carbone fixes. À mesure que le rotor passe le plan neutre, les contacts échangent des pinceaux, inversent le courant.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1: Quelles deux actions distinctes inversent la rotation du moteur à courant continu? Et si vous inversez le courant et les aimants ?
Clé de réponse : Inverser la direction du courant OU la polarité magnétique. Le renversement simultané des deux laisse la direction de rotation inchangée (double inversion).
Q2. Variante 2: Quels deux réglages communs augmentent la vitesse de rotation du moteur à courant continu?
Clé de réponse : 1) Augmenter le courant d'armature (tension de démarrage); 2) renforcer le champ magnétique du stator (aimants plus forts ou courant d'excitation).
Q3. Variante 3: Quel est le "plan d'équilibre neutre" du moteur? Est-ce que ça peut s'autodémarrer si on s'arrête exactement au centre mort ?
Clé de réponse : Plan perpendiculaire aux lignes de champ où les forces opposées sont collinéaires (couple zéro) et les brosses permettent de combler l'écart. Il ne peut pas s'autodémarrer sans une poussée.
Foire aux questions et idées fausses
Les moteurs et les générateurs à courant continu ont des structures identiques. Quelle est leur distinction physique fondamentale?
La causalité est inversée : les moteurs prennent de l'électricité pour produire des mouvements mécaniques (force Lorentz). Les générateurs se déplacent pour produire de l'électricité (induction par jour).
Pourquoi les moteurs modernes Brushless DC (BLDC) dominent-ils les moteurs brossés ?
Les moteurs brossés étincellent et portent des contacts carbone. Moteurs BLDC inverti structure: aimants permanents sur rotor, commutation électronique de transistor (ESC) élimine le frottement.
Comment les véhicules électriques récupèrent-ils l'énergie cinétique de freinage dans la recharge de la batterie?
Frein régénératif ! Onduleurs interrupteurs moteur de traction en mode générateur. La rotation des roues génère de l'électricité dans le pack de batterie tout en amortissant la voiture.
Pourquoi un moteur de jouet bloqué émet-il une odeur brûlante après quelques minutes ?
Les rotors de rotation génèrent des rétro-EMF opposés. Le calibrage tombe en arrière-EMF à zéro, forçant un courant massif à travers une minuscule résistance à la bobine, vaporisant l'émail.