Xét một dây dẫn đặt trong từ trường đều có cường độ từ cảm là B (hình 3.10) Nối dây dẫn với nguồn điện ngoài có s.đ.đ là Ef , điện trở nguồn là rf.
Hình 3.10 2 d v t d l B d l B Blv e m m .sin 2 1 2 . . sin '
63
Do mạch được khép kín nên trong dây dẫn có dòng điện chạy qua là
Trong đó U là điện áp đặt vào dây dẫn (điện áp giữa hai điểm A-B). Dây dẫn sẽ chịu một lực điện từ tác dụng là:
F = B.I.l
Chiều lực tác dụng xác định theo quy tắc bàn tay trái. Giả sử dưới tác dụng của lực F dây dẫn sẽ chuyển động với vận tốc v vuông góc với với đường sức từ. Trong dây dẫn sẽ xuất hiện s.đ.đ cảm ứng có độ lớn là:
E = B.l.v
Chiều s.đ.đ cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ta thấy chiều E ngược chiều của I, do đó cũng ngược chiều Ef nên gọi là sức phản điện động.
Áp dụng định luật Kiếchốp II cho mạch vòng ta có: E = U – Ir0 hay U = E + Ir0
Trong đó r0 là điện trở trong của dây dẫn (điện trở trong của động cơ) Nhân hai vế với dòng điện I ta được:
U.I = E.I + I2r0 = B.l.v.I + I2r0 = F.v + I2r0 Hay: Pđiện = Pcơ + P0
Với: Pđiện = U.I là công suất nguồn ngoài cấp cho động cơ. Pcơ = F.v là công suất cơ của động cơ
P0 = I2r0 là tổn thất trên điện trở của động cơ
Như vậy dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đã nhận công suất điện của nguồn biến thành công suất cơ. Đó chính là nguyên tắc của động cơ.
3.3.2 Thực tế:
Động cơ điện gồm hai phần chính:
- Stato (phần tĩnh): Để tạo ra từ trường gồm lõi thép và cuộn dây có dòng điện chạy qua.
- Rôto (phần quay): Gồm nhiều khung dây nối ngắn mạch với nhau tạo thành mạch kín.
Rôto đặt trong từ trường biến thiên sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng trong khung dây. Dưới tác dụng của lực điện từ của từ trường lên dòng điện làm rôto quay.
f f r U E I
64
3.4 Hiện tượng tự cảm, hỗ cảm 3.4.1 Hệ số tự cảm