维姆胡斯感应起电机原理详解
感应电动机的工作原理
感应电动机的工作原理
我们可以用一个等腰三角形来表示它。
这是一个等腰三角形，从这个等腰三角形的底边到底边所做的垂线，称为一个三角形。
底边就是三角形的中心，它到底边的距离叫这条线段的长度，这
个线段叫做这条线段上的垂线。
我们把这条垂线和底边连起来，
就构成了一个等腰三角形。
从这个等腰三角形的顶角到底角所做
的垂线，叫做这个三角形的高，我们把这个高叫做它的半径。
当一个铁线圈在磁场中转动时，它就会在定子里面产生一个
切割磁感线的感应电动势。
当这个电动势和电源电压相匹配时，
我们就说这是一个直流电。
当我们把一个直流电通过某种方法使
它变成交流电时，就会在定子里面产生磁场，这个磁场和外面的
磁场互相感应。
我们把这个感应电流叫做转矩。
感应电动机是靠这个感应电流来转动的。
感应电动机用在发
电设备中，它可以把直流电变成交流电，也可以把交流电变成直
流电。
它就像发电机一样，给它充电、放电、发电。
发电机靠它
把交流电变成直流电给我们使用。
—— 1 —1 —。
维姆胡斯起电机的工作原理
维姆胡斯起电机的工作原理
维姆胡斯起电机的工作原理是基于费尔迈特原理。
它是一种将直流电能转换为旋转机械能的装置。
维姆胡斯起电机由一个可转动的电枢和一个不可转动的磁铁组成。
磁铁产生一个均匀的磁场，电枢上则绕有多个线圈，并通过两个涡流环与电源连接。
当电流通过涡流环流动时，会在涡流环内产生磁场。
这个磁场与磁铁产生的磁场相互作用，形成一个力矩，使得电枢开始旋转。
当电枢旋转一定角度后，涡流环与电源断开连接，此时电枢由惯性继续旋转，直到电枢与磁铁的磁场重新对齐。
然后，涡流环再次与电源连接，电流重新流过涡流环，在涡流环内产生磁场。
这个磁场方向与上一次相反，产生的力矩方向也相反，将继续推动电枢进行旋转。
这个过程将不断重复，使得电枢持续旋转。
通过这种方式，维姆胡斯起电机将直流电能转换为机械能，达到了实现旋转运动的目的。
维姆胡斯感应起电机原理详解
维姆胡斯感应起电机原理丁炳亮一、小电荷的放大假如我们需要一个带1C 电量的小球，但是手头上只有一个带0.1C 电量的小球，如何能使小球的电量增加呢？下面将用一种非常简单的方法就可以使小球带的电量增加很多倍。
（第一步）（第二步）（第三步）刚开始只有小球A是带少量电荷的，经过第二、第三步后得到了带电量比小球A多小球B1、B2。
重复二、三步骤可以得到带更多电量的小球。
上面实验中旁边的小球称为施感小球，中间两个小球用金属导杆连接在一起构成了电偶极子，移去连接小球的金属导杆再移开旁边的施感小球即可得到两个带异种电荷且电荷量略比施感小球多些的小球。
当然，如果施感小球离中间两个小球太远就不一定能得到比施感小球多的电荷量。
假设施感小球带的电荷量为Q1，一个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为KQ1（可以肯定K是小于1），电场具有叠加性，则左右两个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为2KQ1。
2KQ1>Q1才能保证重复实验二、三步电荷量是不断增加的，即K>1/2。
另外，需注意是先移开连线中间小球的金属导杆再移开施感小球，否则中间两个小球不能得到感应电荷。
这点将在后面解释感应电机为什么反转不起电。
二、电荷的收集与存储为了能得到更多的电荷需要在小球带的电荷达到一定量时用装置存储起来，但是一次只收集存储其中的一对小球，也就是说要轮流收集两对小球上的电荷，因为要留一对做为下一步的施感小球。
存储电荷用的是一个特殊电容器（耐电压高，电容量小），称为莱顿瓶。
如果莱顿瓶一直连在小球上则一有些电荷就会被存储，施感小球的电荷量一直上不去，使得产生电荷速度缓慢。
所以需要在小球电荷达到一定量才开始收集存储。
实现该目的的方法就是利用间隙放电，如下图中的集电梳，集电梳与小球之间有一定的间隙，当小球电荷量达到一定量时，间隙放电，才开始对莱顿瓶充电。
电刷莱顿瓶三、用旋转装置实现电荷的产生和收集我们需要把上面实验的两对小球和两个金属导杆以及收集电荷的集电梳全部装到一个旋转装置中，该旋转装置通过旋转就可以自动重复完成上面实验的步骤。
韦氏感应起电机原理
韦氏感应起电机原理
韦氏感应起电机原理是一种把能量转换为电能的原理，它可以把机械能转换为电能。
该原理是由美国科学家韦伯（Edwin J. Weber）所提出的。
他发明了用于把机械能转换成电能的感应起动机。
韦氏感应起动机的原理主要是利用电磁感应的原理。
它利用外界的磁场，把机械能转换成电能。
它的工作原理分为两个部分：一是静止磁感应起动机，二是动态磁感应起动机。
静止磁感应起动机是电磁感应原理的一种应用，它包括一只定子和一只转子。
定子上布置有一组交流电枢，把外界的磁场转换成电能，而转子上布置的磁铁则可以把枢纽上的电能转换成机械能。
动态磁感应起动机是一种把机械能转换成电能的发明，它的工作原理是利用磁场的动态变化，在定子上形成感应电动势，把机械能转换成电能。
韦氏感应起动机的工作原理和应用范围都很广泛，它可以用于把机械能转换成电能，是一种经济高效、可靠性高的转换能源设备。
它可以应用于电网中的各种设备，比如发电机、变频器、变压器等，可以有效地提高电网的可靠性和经济性。
韦式感应起电机
韦式感应起电机
韦式感应起电机（Wechsler Induction Starting Motor）是一种早期的永磁同步发
电机，由于它延长了饱和磁化时间，因此可以降低过载能力和行程，而并不失去电机可靠性。
它是由德国机械工程师瓦尔特·韦克斯勒于1890年发明的。
它是一种常见的永磁同
步发电机，被广泛用于低频电机和永磁逆变器系统中。
根据德国工程师瓦尔特・韦克斯勒的发明，韦式感应起动电机的基本原理是：电机的
定子电枢与转子电枢之间有一个稳定的调节能量，并且电枢之间的传导电磁感应阻力可以
用单极的屏蔽程序来模拟。
传统的永磁同步起动电机的转子都会发生过程，磁化时间为瞬间，而韦式感应起动电机通过延长磁化时间，可以降低电机起动时峰值电流，提高可靠性，同时缩短时间，减少负荷能量损耗。
应用方面，由于它的可靠性和稳定性，韦式感应起动电机已广泛应用于工业设备，如
通用机械、汽车，电动货柜等设备中。
空调设备中，它也被用于启动压缩机，以确保空调
系统的正常运行。
韦式感应起动电机不仅用于功率传输，还可以用于电动机生产线中的驱
动以及监控系统中的控制。
除了正面技术效果外，韦式感应起动电机还具有良好的环境性能。
它具有低振动，低
噪声，高效率，且不产生空气污染。
以上就是韦式感应起动电机的基本信息。
它的优点是可靠性高，稳定性好，可在裸露
电缆上运行，具有良好的环境性能。
当然，也有一些缺点，如起动时间长，电动效应大，
控制系统复杂等缺点，但这些都可以通过进一步的研究解决。
感应电机工作原理
感应电机工作原理
感应电机是一种将电能转化为机械能的电动机。
它的工作原理基于电磁感应现象。
感应电机由一个固定不动的定子和一个可以旋转的转子组成。
定子上绕有若干线圈，通过这些线圈传入交流电。
这些线圈产生一个交变磁场，磁场的频率与输入交流电的频率相同。
当定子产生磁场时，它将感应到转子内产生感应电动势。
这个感应电动势会在转子内产生一个感应电流，而这个电流会产生自身的磁场。
定子和转子的磁场会相互作用，使得转子受到力的作用而开始旋转。
具体来说，当定子上的线圈通过正弦交流电时，线圈内的磁场会随着电流的变化而不断改变方向。
这样，线圈所产生的磁场也会不断变化方向。
在转子中产生的感应电流受到这个变化的磁场的影响，使得转子中也会产生一个磁场。
由于磁场是不断变化的，所以转子中的磁场也会随之改变方向。
根据洛伦兹定律，当转子内的磁场与定子磁场相互作用时，将会产生一个力的作用。
这个力的方向垂直于转子和定子的磁场，并且根据这个力的方向，转子开始旋转。
通过控制定子的电流和磁场的变化，可以调节转子的旋转速度和方向。
总之，感应电机的工作原理是利用电磁感应现象，通过交变磁场的作用将电能转化为机械能。
静电感应起电机的起电原理及实验验证
静电感应起电机的起电原理及实验验证作者：邓宗茂来源：《物理教学探讨》2010年第01期摘要:在介绍了静电感应起电机结构的基础上,提出了一种很好的理解静电感应起电机起电原理的方法,并对相关的理论结论做了实验验证。
关键词:静电感应起电机;起电原理;实验验证中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2010)1(S)-0057-2静电感应起电机是中学物理静电实验部分重要的起电仪器。
在用静电感应起电机做丰富多彩的静电实验时,有很多学生询问静电感应起电机起电原理。
有不少教师却解释不清楚,特别是静电感应起电机顺转时能正常起电,而反转时不能正常起电,更是说不出所以然。
下面笔者进行解释。
1 起电机结构如图1所示,是实验室中常用的一种J2310型维姆胡斯(Wim hurst )起电机。
它的旋转盘由两块圆形有机玻璃板叠在一起组成,中间有空隙,每块向外的表面上都贴有铝箔片,铝箔片以圆心为中心对称分布。
两盘分别与两个受动轮固定,并依靠皮带与驱动轮相连,两根皮带中有一根中间有交叉,转动驱动轮时两盘转向相反。
两盘上各有一过圆心的固定电刷,两电刷呈90°,电刷两端的铜丝与铝箔片密切接触。
另有与固定电刷成45°的悬空电刷,悬空电刷的两脚跨过两盘,但并不与两盘接触,脚上装有许多尖细铜丝,铜丝尖端指向圆盘上的铝箔片。
悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。
感应起电机的左右各有一莱顿瓶。
莱顿瓶其实是个电容,用来储电。
莱顿瓶结构由两层筒状锡箔组成,中间是电介质,上有瓶盖。
悬空电刷上的金属杆插入瓶盖,末端由一根较粗铜丝与莱顿瓶内层锡箔筒底相连,这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中。
放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接,但不与莱顿瓶中锡箔相连,这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而带电。
两莱顿瓶集聚不同种电荷。
两放电小球也被感应出不同种电荷。
莱顿瓶集聚电荷足够多时,球间电压可达几万伏,在两球靠近时就会放电并产生电火花。
感应起电机的工作原理
感应起电机的工作原理
感应起电机（也称为感应电动机）是一种通过电磁感应原理工作的电动机。
它基于法拉第电磁感应定律，利用一个交流电源在定子上产生的交变磁场来感应一个转子上的感应电流，从而使转子产生转动力。
工作原理如下：
1. 定子：定子是一个由绕组和铁心构成的部分。
绕组由通电的导线制成，将定子连接到电源，使电流通过。
当电流通过导线时，会在定子上形成一个交变磁场。
2. 转子：转子是由导体制成的一组线圈或单个导体。
当交变磁场穿过转子时，会在转子上感应出感应电动势，进而产生感应电流。
这个感应电流会在转子上形成一个磁场。
3. 磁场互作用：根据洛伦兹力定律，当转子上的磁场与定子上的磁场相互作用时，会产生一个力使转子开始旋转。
4. 持续旋转：由于交流电源的电流方向会不断变化，因此定子上产生的交变磁场也会不断变化，这导致转子上的磁场方向也随之变化。
因此，转子会保持旋转，并且速度与交流电源的频率有关。
总的来说，感应起电机通过在定子上产生的交变磁场来感应转子上的感应电流，进而产生旋转力，使电机转动。
这是一种广泛使用的电动机类型，常用于家用电器、工业机械等领域。
起电机——精选推荐
起电机折叠编辑本段操作方法感应起电机是一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置。
感应起电机所产生的电压较高，与其他仪器配合后，可进行静电感应、雷电模拟实验、演示尖端放电等有关静电现象的实验。
1882年，英国维姆胡斯创造了圆盘式静电感应起电机，其中两同轴玻璃圆板可反向高速转动，摩擦起电的效率很高，并能产生高电压。
这种起电机一直沿用至今，在各中学的物理课堂上作电学演示实验时，就经常用到它。
起电机摩擦起电机的出现，这种由人工产生的新奇电现象，引起了社会广泛的关注，不仅一些王公贵族观看和欣赏电的表演，连一般老百姓也受到吸引。
整个社会都对电现象感兴趣，普遍渴望获得电的知识。
电学讲座成为广泛的要求，演示电的实验吸引了大量的观众，甚至大学上课时的电学演示实验，公众都挤过去看，以至达到把大学生都挤出座位的地步。
摩擦起电机的出现，也为实验研究提供了电源，对电学的发展起了重要的作用。
感应起电机如图12-10所示，使用感应起电机前，必须先进行目测各部件是否完好，紧固件是否松动，如发现故障要待排除后才能使用。
对起电机目测时要注意以下几点:(l)两电刷应互成90度夹角，各与横梁成45度。
(2)集电杆的电梳的尖针不能触及起电圆盘。
(3)电刷与金属箔片的接触要可靠。
(4)两传动皮带的其中一根在传动轮间交叉安装，以使两起电圆盘工作时反向旋转。
起电机使用感应起电机时要保持室内空气干燥无尘污，如空气潮湿或低温季节，圆盘表面会形成一层水雾，该水雾与圆盘表面的尘埃等杂质形成导电层，从而影响实验的效果。
为了克服上述原因造成的起电机不起电的现象，可事先把起电机放在阳光下照射片刻，也可用红外线灯或自制的烘箱进行烘烤，烘烤的温度在圆盘处不得超过40℃。
操作起电机时，动作要缓和，由慢到快，但速度不能太快，以防起电机发生共振而损坏机件。
起电机带电后(包括刚停止摇动时)，集电杆等处会集结电荷，这时人体各部分如不慎触及，就会产生电击的强烈刺激。
感应电动机工作原理
感应电动机工作原理
感应电动机是一种常见的电动机类型，其工作原理基于电磁感应现象。
感应电动机主要由转子和定子两部分组成。
1. 定子部分：定子由堆叠在一起的电磁线圈组成，这些线圈称为定子绕组。
定子绕组通常由铜线制成，通过定子绕组传导电流。
在定子绕组上加上交流电源，将导致产生一个可变的磁场。
2. 转子部分：转子一般由铜条或铝条构成，它围绕在定子之间的空心柱状结构内。
当定子绕组通电时，在定子绕组中产生的磁场也会通过磁感应作用传递到转子上。
3. 电磁感应：根据法拉第电磁感应定律，当交流电源通过定子绕组时，产生的磁场会与转子中的导体相互作用。
由于转子中的导体是闭合的回路，因此感应电动机的转子中会产生电动势。
这个电动势会引起转子中的电流流动，从而使转子产生磁场。
4. 磁场互作用：转子产生的磁场与定子绕组中的磁场相互作用，产生一个旋转力矩，使转子开始旋转。
由于交流电源的供电频率通常较高，转子便会以较高的速度旋转。
5. 工作原理总结：总结起来，感应电动机的工作原理是通过交流电源在定子绕组上产生一个可变的磁场，然后利用这个磁场与转子中产生的磁场相互作用，产生一个旋转力矩，使转子开始旋转。
感应电动机具有结构简单、可靠性高、效率较高等优点，广泛应用于工业和家庭电器中。
感应起电机起电原理的实验探究及其解释(1)
第29卷 第8期2009年8月 物 理 实 验 P H YSICS EXPERIM EN TA TION Vol.29 No.8 Aug.,2009 收稿日期:2009202223 作者简介:朱向阳(1960-),男,江西信丰人,信丰中学物理高级教师,从事中学物理实验教学与研究工作.基础教育研究感应起电机起电原理的实验探究及其解释朱向阳1,崔缨子2(1.信丰中学,江西信丰341600;2.赣州市第三中学,江西赣州341000) 摘 要:探究了对静电感应起电机正转和反转时起电现象的实验,结果表明感应起电机正转和反转时都能起电.通过模拟实验的推演,对起电原理作了合理的解释.关键词:静电感应;起电机;起电原理中图分类号:O441.1;G 633.7 文献标识码:B 文章编号:100524642(2009)08200222061 引 言J 2310型静电感应起电机(又称维氏起电机)是静电学中常用的实验仪器.在用静电感应起电机做静电实验时,有很多学生提出静电感应起电机起电原理的问题.关于这个问题,许多老师也很难说清楚[1].由于感应起电机的构造较为复杂和起电现象的微观变化,所以在一般情况下靠直觉是很难通过观察来了解起电原理,特别是使用时必须顺时针摇动摇柄才能起电,而逆时针摇动摇柄不能“起电”,着实让人感到难于理解.经查阅文献发现,关于正转起电原因:有人认为是大气中的带电粒子附着在导电膜上引起起电[1];有人认为是铜丝电刷与铝箔摩擦引起起电;有人认为是开始时两盘所带电荷不平均引起起电[2].而关于反转不起电原因:有人认为是正、负电荷的完全中和所致[3];有人认为是静电感应使电荷被消耗所致[4];有人认为是集电梳在起电盘上的位置不对所致[5].在以上文献的启发下,笔者对感应起电机正转和反转时的起电现象进行了实验探究,探究结果表明感应起电机正转和反转时都能起电.本文介绍该实验的探究方法和实验现象,并根据实验现象对感应起电机的起电原理作出合理的解释.2 感应起电机起电原理的模拟装置1)J 2310型静电感应起电机的主要构造如图1所示.图1 起电机实物图片2)在实验探究时,为了便于根据实验现象研究起电原理,笔者制作了感应起电机起电原理的模拟装置.为便于说明探究现象和分析起电原理,先将模拟装置做介绍.模拟装置如图2所示,主要由木板、纸板等材料制作而成.在木板(45cm ×35cm )上喷上白漆(或贴上白纸)作背景色,把1枚铁钉从木板背面中心钉入穿出正面作内外起电盘的固定轴,用深色纸板剪2个直径分别是18cm 和25cm 的圆盘套在铁钉上作起电盘.为了方便观察和说明问题,把小圆盘p 作实际起电机上的内起电盘(有摇柄的一侧),大圆盘P 作外起电盘.再用2根长分别是15cm 和20cm 的塑料管作内、外起电盘的电刷导电杆f 和F ,两端表示铜丝电刷(为了便于观察和拍照,导电杆两端不另装表示电刷的物件).2根导电杆互成90°,且均与水平方向成45°固定在铁钉上(实验时不跟随圆盘转动).导电杆把内、外起电盘的盘面等分成4块扇区,在各扇区上粘贴1块扇形纸片,表示各扇区内的导电膜铝箔(实际的起电机每块扇区上一般有5片以上的铝箔,后面的论述表明在起电机起电过程中,起电盘每旋转90°每块扇区内的铝箔所经历的微观起电变化相同,所以用1块纸片代表扇区内的所有铝箔),并用a ～d 和A ～D 分别把内外起电盘上的导电膜逐一编号.图2 起电机模拟装置在起电盘的两侧画出集电梳E 1和E 2、放电球T 1和T 2、莱顿瓶C 1和C 2及金属片S 的结构简图.用纸板剪取20个小圆片作正负电荷,一半画上正电荷符号,另一半画上负电荷符号,在记录实验现象和模拟推演时,把小圆片放在模拟装置相应的位置处,表示该处所带电荷的种类.3)在实际使用感应起电机时,通常把顺时针摇动摇柄(内起电盘顺时针旋转,外起电盘逆时针旋转)使感应起电机转动叫做正转;反之,称之为反转.3 感应起电机起电原理的实验探究3.1 实验探究所需器材和探究原理实验器材主要有:J 2310型静电感应起电机1台、测电笔的氖管1个、稍粗的单芯铝线和细铜丝等.实验探究的原理:手持氖管一端,使氖管另端靠近或接触带电体时,氖管里的发光部位总处在低电位端(如图3所示)[6],利用该特性,判断起电盘上各处是否带电和所带电荷的极性.氖管宜用图3所示的老式氖管,现在有种新式氖管因其里面的金属丝绕制不同于老式氖管,把其一端分别靠近(或接触)带正电荷和带负电荷的物体时,发光部位无明显改变,无法判断被测电荷的正负极性,所以不宜使用.图3 氖管结构及测试图3.2 实验探究起电机正转时的起电现象1)在暗室里持续摇动J 2310型静电感应起电机的摇柄使起电机正转,手持氖管一端,使氖管另一端先后靠近内、外起电盘的箔片和放电球T 1,T 2及莱顿瓶C 1,C 2的导电连接杆,观察各处是否带电和带电性质.图4是某次实验的实测结果.图4 正转电荷分布图内起电盘以电刷导电杆f 为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带负电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带正电荷;外起电盘以电刷导电杆F 为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带负电荷,示意图见图4.内、外起电盘以f 和F 正交所划分的4个扇区形成稳定的电荷区,其中左边扇区两盘均带正电荷,右边扇区两盘均带负电荷,上方内盘扇区带负电荷、外盘扇区带正电荷,下方内盘扇区带正电荷、外盘扇区带负电荷;放电球T 1和莱顿瓶C 1聚集的是正电荷,而放电球T 2和莱顿瓶C 2聚集的是负电荷.在探测过程中发现:内、外起电盘左右扇区的电场特别强,易使靠近的氖管发光,上下扇区的电场较弱,只有在氖管离盘面很近或与盘面接触时才发光.其原因是:左右扇区的电场是由内、外起电盘上同种电荷的电场叠加,叠加后形成的是强电场;而上下扇区的电场则是由内、外起电盘上异种电荷的电场叠加,叠加后形成的是弱电场.实验中还能明显地观察到:4把电刷与铝箔接触处有明显的放电火花,集电梳的尖端有电晕,起电机其他有毛刺的部位也有光亮.32第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释从图4中可看出:两盘上的导电膜铝箔每次通过本盘电刷后所带电荷的极性都与原来所带电荷的极性相反.2)大多数文章(包括仪器说明书)认为左、右扇区的导电膜铝箔分别经过集电梳E1和E2时,铝箔上所带的电荷与集电梳感应出的异种电荷形成尖端放电而中和,使经过集电梳后的铝箔不再带电(呈现电中性),并以此推演下步的起电情况.上述观点与实验探测的结果不相符.实验探测到经过集电梳E1和E2后的铝箔跟尚未经过集电梳的铝箔都同样能使氖管发光,且发光亮度无明显变化,电荷极性也相同,若铝箔已被电刷刮伤有毛刺,还可看到经过集电梳后而靠近电刷时(未与电刷接触)的铝箔会产生电晕放电,这说明经过集电梳后的铝箔还同样带有电荷.所以,以经过集电梳后的铝箔不再带电来推演下步的起电情况,其结果缺乏科学性.为了进一步探究集电梳E1和E2在起电机中的作用,笔者把集电梳E1和E2移开起电盘后进行实验.实验结果是除了莱顿瓶和放电球不带电外,内、外起电盘上所带电荷情况跟图4相同.这说明有无集电梳对起电盘的起电没有任何影响,但对莱顿瓶和放电球能否“收集”到电荷起到关键作用.因此,可以把静电感应起电机分作2个系统,即由内、外起电盘和电刷等组成的“起电系统”和由集电梳、莱顿瓶和放电球等组成的“集电系统”.3.3 实验探究起电机反转时的起电现象1)在通常情况下使用J2310型静电感应起电机,只能顺时针摇动摇柄使起电机正转,如逆时针摇动摇柄,摇柄会从转动轴上退出.为了能实验探究起电机反转时的起电现象,可用手固定皮带轮,然后顺时针转动摇柄,使摇柄在转动轴里套紧.套紧后的摇柄可顺时针摇动使起电机正转,也可逆时针摇动使起电机反转.2)在暗室里持续摇动起电机的摇柄使起电机反转,手持氖管一端,使氖管另一端先后靠近内、外起电盘的箔片和放电球T1,T2及莱顿瓶C1,C2的导电连接杆,观察各处是否带电和带电性质.图5是某次实验的实测结果.内起电盘以电刷导电杆f为分界线,起电盘上半部所有导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有导电膜铝箔都带负电荷;外起电盘以电刷导电杆F为分界线,起电盘上半部所有的导电膜铝箔都带正电荷,下半部所有的导电膜铝箔都带负电荷.内、外起电盘以f和F 正交所划分的4个扇区形成稳定的电荷区,其中左边内盘扇区带负电荷、外盘扇区带正电荷,右边内盘扇区带正电荷、外盘扇区带负电荷,上方扇区两盘均带正电荷,下方扇区两盘均带负电荷,放电球T1,T2和莱顿瓶C1,C2均不带电.内、外起电盘强电场区由正转时的左右扇区变为上下扇区,弱电场区由正转时的上下扇区变为左右扇区.图5 反转电荷分布图实验中还能明显地观察到:4把电刷与铝箔接触处有明显的放电火花,集电梳的个别尖端有时也有电晕(但比正转时弱得多),起电机其他有毛刺的部位也有光亮.从图5中可看出:两盘上的导电膜铝箔每次通过本盘电刷后所带电荷的极性都与原来所带电荷的极性相反,跟正转时的情况相同.3)从图5中可看出,起电机反转时起电系统也在不断地起电,但内、外起电盘均带正电荷或负电荷的扇区已稳定在f和F正交所划分的上、下扇区,而分别经过集电梳E1和E2的左、右扇区的内、外起电盘均带异种电荷.由于集电梳E1和E2各自同时收集的是异种电荷,异种电荷在集电梳上发生中和,结果使集电系统无法储集电荷.但若把集电梳E1和E2安装在图5中的上、下扇区内,集电系统应该可以起到“集电”和向外“供电”的作用.为了证实这一猜想,笔者进行了下述实验.用单芯铝线和细铜丝自制成2个集电梳,分别安装在起电机的上、下扇区内,各集电梳的另一端分别与起电机的左右集电杆连接,使起电盘4个扇区均有集电梳.实验时先把2个放电球靠近(相距1cm左右),然后使起电机正转,可看到两球间发生火花放电并伴随有空气的爆鸣声.再使起电机反转,同样可看到两球间发生火花放电并42 物 理 实 验第29卷伴随有空气的爆鸣声.实验探究的结果表明:J2310型静电感应起电机反转时,起电系统也在起电,集电系统不能集电是因为集电梳的位置不对.3.4 实验探究电刷装置对起电的影响J2310型静电感应起电机的内、外起电盘上各有1根导电杆,导电杆两端均安装有铜丝电刷, 2根导电杆互成90°,并且都与水平方向成45°固定在起电盘的固定轴上,组成电刷装置,各电刷与盘面上的铝箔紧密接触.电刷装置对起电机起电的影响,笔者做了实验探究.1)拆除电刷装置中的1把电刷后使起电机正转或反转,实验结果是起电机不能起电.这说明电刷是起电机起电系统不可或缺的部件.所以,在使用起电机时,必须使4把电刷都与铝箔紧密接触才能起电.2)把起电机内、外起电盘上的电刷导电杆各旋转90°(通过拆除、安装的办法)相互交换所对的位置,再使起电机正转或反转进行实验.起电机正转时实测的结果与图5情况相同,起电系统能够起电,但集电系统不能集电;起电机反转时实测的结果与图4情况相同,起电系统能够起电,集电系统也能够集电.3)J2310型静电感应起电机内、外起电盘上的导电杆,已通过金属固定轴连通为一体.这种结构对起电是否会产生影响,笔者也做了实验探究.在1根胶皮铝芯线的两端固定一些细铜丝自制成电刷,用它替代内起电盘(或外起电盘)上的电刷,使内、外起电盘上的导电杆互不连通,然后使起电机正转或反转进行实验.实验结果表明:2根导电杆是否连通对能否起电没有影响.如果把自制电刷的铝线剪断(即同一起电盘的2把电刷相互断开)后进行实验,结果是起电机不能起电,这表明同一导电杆两端的电刷是靠导电杆进行相互作用的.所以,起电机在其他情况正常时还不能起电,可能是2把电刷之间由于某种原因(如电刷与导电杆接触处生锈)使他们断开所致.4)有些教师认为感应起电机是由于铜丝与铝箔的摩擦而起电,为了探究起电机起电是否与“摩擦起电”有关系,笔者用同台起电机的4片铝箔代替铜丝电刷(同种物质相互摩擦)进行了实验探究.实验结果是起电机照样起电,这说明电刷起导电作用,而不起“摩擦起电”的作用.4 感应起电机起电原理的解释根据上述实验现象,并通过用起电原理模拟装置对静电感应起电机的起电机理和集电机理的模拟推演,笔者认为“静电感应”和“正负电荷中和”是静电感应起电机起电的基本原理.在上文中已把静电感应起电机分作“起电系统”和“集电系统”两部分,为了方便论述,下面分别对“起电原理”和“集电原理”进行说明.4.1 感应起电机的起电原理1)正转起电过程.如图2所示,假设在导电杆f上端电刷所对外起电盘的位置处(在其他位置处,起电的情形类似),受到大气中较多的正电荷(如是负电荷,起电的情形类似)粒子碰撞.当起电机正转时,逆时针旋转的外起电盘(下称P 盘)上B区铝箔经过此处时便带上正电荷,同时使顺时针旋转的内起电盘(下称p盘)上经过电刷的a区铝箔,由于静电感应带上负电荷,而与f 下端电刷接触的c区铝箔则被感应出正电荷,P 盘上的D区铝箔带上负电荷,如图6所示.图6 正转开始时p盘和P盘同时旋转90°至图7位置时,P盘B区带正电荷的铝箔和D区带负电荷的铝箔分别与F两端的电刷接触,如图7(a)所示.由于F 的连接,使正负电荷发生中和,导致两区的铝箔成电中性,但同时旋转到此位置上的p盘c区带正电荷的铝箔和a区带负电荷的铝箔,由于静电感应,使B区和D区上的铝箔重新带上电荷.根据感应规律,B区铝箔带上负电荷,D铝箔带上正电荷.结果使它们经过电刷后所带电荷的极性,刚好跟经过电刷前所带电荷的极性相反.与此同时,C区铝箔也进入大气中的正电荷粒子碰撞位置而带上正电荷,由于静电感应,使b区和A区铝箔带上负电荷,而d区铝箔带上正电荷.最后结果各区铝箔带电情况如图7(b)所示.52第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释(a )电荷变化前 (b )电荷变化后图7 正转90°时当p 盘和P 盘继续旋转至刚好180°时,两盘上便以f 和F 正交划分的4个扇区,形成不同的电荷分布区,其中左边扇区的内、外盘均带正电荷,右边扇区的内、外盘均带负电荷,上、下扇区的内、外盘均带异种电荷,如图8所示.图8 正转180°此后,因为内、外盘各铝箔均带上了电荷,起电机继续正转,各铝箔经过电刷时,在“正负电荷中和”和“感应起电”这两个物理过程的作用下,改变所带电荷的极性,从而不断地自激起电.至此,空气中的电荷源就不再起作用了.因此,仪器说明书上把“电刷装置”叫做“中和电刷”,同时在括号内注释为“感应电刷”,笔者认为是有道理的.2)反转起电过程.反转起电和正转起电的原理相同,但反转时(以图2情况为例),由于开始带正电荷的是P 盘的A 区铝箔,在静电感应的作用下,p 盘的d 区和b 区铝箔分别带负电荷和正电荷,而P 盘的C 区铝箔则带上负电荷,结果反转180°后便形成图5所示的电荷分布.4.2 感应起电机的集电原理1)正转集电过程.如图4所示,在左边扇区,当内、外起电盘上均带正电荷的铝箔同时相向经过集电梳E 1时,由于静电感应使E 1感应出负电荷,而与E 1相连接的放电球T 1(下称T 1)和莱顿瓶(下称C 1)内则被感应出正电荷,E 1感应出的负电荷又聚集在电梳尖端而形成电晕放电,结果使正电荷储集在T 1和C 1上,而经过E 1后带正电荷的铝箔则继续旋转,旋转到与电刷接触时,铝箔所带的正电荷则与导电杆另端电刷接触的铝箔所带的负电荷中和,当有带正电荷的铝箔持续经过E 1时,T 1和C 1就能不断地储集正电荷.同理,同时在右边扇区内、外起电盘上均带负电荷的铝箔持续经过E 2后,使T 2和C 2内不断地储集负电荷.当C 1和C 2处储集的正、负电荷不断增加,T 1和T 2之间的电压也随之升高,在电压达到T 1和T 2之间空气的击穿电压值时,T 1和T 2之间就会产生火花放电.值得一提的是:大多数文章(包括仪器说明书)认为左、右扇区的导电膜铝箔分别经过E 1和E 2时,铝箔上所带的电荷与集电梳感应出的异种电荷形成尖端放电而中和,使经过集电梳后的铝箔不再带电(呈现电中性),并以此推演下步的起电情况.这不仅与实验事实不相符,并且以此推演出起电机反转不起电的错误结论.2)反转集电过程.如图5所示,在左边扇区,当内、外起电盘上分别带负、正电荷的铝箔同时相向经过E 1时,由于静电感应使E 1两侧感应出正、负电荷,而与E 1相连接的T 1和C 1内也被被感应出正、负电荷,由于正、负电荷相互抵消,结果使T 1和C 1内无法储集电荷.同理,T 2和C 2也是无法储集电荷.起电机反转时,如果在上、下扇区安装有集电梳,跟“正转集电过程”相同,放电球和莱顿瓶便可“储集”到电荷,这在“实验探究”中已得到证实.文献[4]将J 2310型静电感应起电机的前后电刷位置顺时针旋转90°再固定,然后,使起电机反转才能起电(正转集电系统不能集电).根据上述起电原理和集电原理进行模拟推演,结果说明其起电情形跟电刷位置未改变时的正转起电完全相同,用数学语言来说是“负负得正”的结果.所以它不是J 2310型静电感应起电机真正意义上的反转起电.参考文献:[1] 张德新.静电感应起电机的起电原理[J ].教学仪器与实验,2007,23(12):24225.[2] 张德启,李新乡,陶洪.物理实验教学研究[M ].北62 物 理 实 验第29卷京:科学出版社,2005:1112112.[3] 崔峰.感应起电机反转不起电的原因释疑[J ].物理实验,2005,25(6):34235.[4] 崔璐,舒信隆.新型维氏起电机的研制与分析[J ].物理实验,2008,28(1):28230.[5] 陆荷琴.对感应起电机几个问题的分析[J ].技术物理教学,2004,12(1):21222.[6] 向德华.摩擦起电的几个问题[J ].物理教学探讨,1993,11(12):17218.Exploring the principle of Wimshurst electric m achineZHU Xiang 2yang 1,CU I Y ing 2zi 2(1.Xinfeng Middle School ,Xinfeng 341600,China ;2.Ganzhou No.3Middle School ,Ganzhou 341000,China )Abstract :This paper st udies t he experiment of elect ro static machines of t he influence type ,t he result s show t hat t he Wimshurst machine can p roduce statistic elect ricity ,no matter it is rotated clockwise or anticlockwise.The elect rostatic generation p rocess is analyzed.K ey w ords :electrostatic induction ;Wimshurst machine ;electro static p rinciple[责任编辑:尹冬梅](上接第21页)[6] 骆万发.物理实验教学改革的探索[J ].泉州师范学院学报,2007,25(3):12213.[7] 陈水桥,陈洪山.物理实验研究性课题式教学方法的实现与探讨[J ].物理实验,2008,28(6):18221.Construct ne w experimental curriculum system for modernphysics experiment 2reform and practiceSH EN Gui 2ping ,L UO Wan 2fa(Depart ment of Physics ,Xiamen University ,Xiamen 361005,China )Abstract :The reform and practice of const ructing new experimental curriculum system for mod 2ern p hysics experiment is discussed in t his paper.In t he new curriculum system ,experiment content is modularized ,and t he opening experimental teaching mode is adopted at t he same time by using t he met hod of “categorization and overall consideration ”.Furt hermore ,t he cultivation of basis knowl 2edge ,experimental skills and scientific research abilities for p hysical professionals are taken into ac 2count in t he const ruction of t his new modular curriculum system for modern p hysics experiment.K ey w ords :modern p hysics experiment ;teaching content ;teaching mode ;curriculum system[责任编辑:尹冬梅]72第8期 朱向阳,等:感应起电机起电原理的实验探究及其解释。
韦氏感应起电机的起电原理
韦氏感应起电机的起电原理1. 引言嘿，大家好！今天咱们来聊聊韦氏感应起电机，这个名字听起来有点高大上，但别担心，咱们用最简单的语言，轻松搞懂它的原理。
你有没有想过，电是怎么来的？尤其是这种机器，怎么能让电流像小河一样流动？今天，就让我们一起深入探讨这个话题，看看韦氏感应起电机究竟是个什么玩意儿！2. 基本原理2.1 感应与电流韦氏感应起电机的核心原理就是“电磁感应”。
简单来说，就是当你在一个磁场中移动导体（比如铜线），就会产生电流。
听起来是不是很酷？想象一下，你在磁场中晃来晃去，电流就像开了闸一样冒出来，真是妙不可言！所以说，这个过程就像是你把一个气球摩擦得毛糙糙的，然后气球就吸附在墙上，电流也是这么来的，乍一听挺神奇吧！2.2 磁场的重要性再说说磁场，这可是韦氏起电机的“主场”。
没有了磁场，电流就像没有水的鱼，干巴巴的。
磁场就像一位“大佬”，随时随地都在调动这个电流的舞台。
试想一下，如果没有这位大佬，导体再怎么摇晃，电流也没法顺利出来，就像唱歌没有麦克风一样，听着也没劲。
3. 结构组成3.1 起电机的构造接下来，咱们聊聊这台起电机的“家底”。
它的结构其实并不复杂，主要包括转子、定子和励磁线圈。
转子就像舞台上的明星，负责转动；而定子则是背景，给它提供必要的磁场。
至于励磁线圈，就好比是那闪闪发光的灯光，为转子的表演增添色彩。
可以说，这三者缺一不可，缺了哪个都不能好好演出。
3.2 工作过程那么，韦氏感应起电机究竟是怎么工作的呢？简单来说，当转子在磁场中旋转时，导体的电子就会受到磁场的影响，开始移动，从而产生电流。
就像一群小鱼在水中游动，随着转子的转动而欢快地游动，最终汇成一股强大的电流。
这种过程不仅快，还稳，简直是电流界的“跑车”！4. 应用与前景4.1 实际应用现在，你可能会想，这种神奇的起电机都用在哪儿了？别说，还真是多得很！从工业生产到家庭电器，它的身影随处可见。
比如，你家里的洗衣机、冰箱，甚至是电动工具，背后都少不了韦氏感应起电机的“功劳”。
[方案]感应起电器原理
![[方案]感应起电器原理](https://img.taocdn.com/s3/m/2e3d7934182e453610661ed9ad51f01dc2815761.png)
维氏起电机，包括由起电盘、放电球、莱顿瓶、感应电刷、皮带轮、集电梳、连接片，起电圆盘涂有许多片铝箔，如图37-1所示。
图 37-1【实验原理】感应起电机是一种能连续取得并可积累较多正、负电荷的实验装置。
莱顿瓶是个电容，用来储电。
感应起电机在左右各有一莱顿瓶，两莱顿瓶集聚不同种电荷，作为电源的正负极。
当顺时针摇动转轮上的摇柄时，由于在静电序列中铝排在铜之前，所以在圆盘转动时铝片与电刷上的铜丝摩擦而带上正电荷，铜丝带负电荷。
如图：假设刚摩擦时金属铝片S1带电量为Q 1，与其在同一直径上的铝片S2带电量为Q 2，Q 1与Q 2有大小之分。
图37-2所示。
当圆盘转过90°时，S1与反面电刷B ˊ相对，此时S2ˊ、S1ˊ分别与S1、S2相对。
假设Q 1＞Q 2，由于S1ˊ与S2ˊ之间有电刷连接，会引起自由电子移动，使得S1ˊ带正电荷，S2ˊ带负电荷，图37-2（b ）。
当圆盘再转过45°时，S1、S2分别顺时针转至与电极相接的悬空电刷E 2、E 1处，并在该处放电使E 1、E 2带正电荷，这些正电荷又被积聚在莱顿瓶C 1、C 2中，图37-2（c ）。
当圆盘再转过45°即S1转到与正面电刷B 相对应时， S1与S1ˊ相对，S2与S2ˊ相对，刚经过放电的S1与S2恰好不再带有电荷。
S2ˊ带负电使得S2感应带正电，又由于与金属刷上铜丝摩擦也使它带正电，在二者共同作用下S2带上了正电荷；对于S1来说，S1ˊ上的正电荷使其感应带负电荷，由于金属刷的连接作用，S2所带的正电荷会导致电子移动（如图37-3）使S1带负电，这样，虽然有摩擦产生的正电荷也会被以上两种作用所产生的负电荷抵消，因此S1还是带负电荷，图37-2（d ）。
圆盘再转过45°时，S1ˊ与S2ˊ恰好分别转到悬空电刷E 2ˊ与E 1ˊ处。
带正电的S1ˊ在E 2ˊ处放电后不再带电，E 2ˊ上的负电荷被中和使E 2ˊ带正电，这些正电荷被莱顿瓶C 2积聚到放电叉T 2的放电小球上；带负电的S2ˊ在E 1ˊ处放电后也不再带电，且E 1ˊ上的正电荷被中和使E 1ˊ带负电，这些负电荷被莱顿瓶C 1积聚到放电叉T1的放电小球上，图37-2（e ）。
感应电动机原理
感应电动机原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊感应电动机这玩意儿。
你说感应电动机像啥呢？就好比是一个不知疲倦的小勇士，一直在那拼命干活。
它的原理啊，其实也不复杂。
想象一下，有个定子，就像一个稳定的大基地，还有个转子呢，就像个活泼的小家伙在里面转来转去。
当电流通过定子的时候啊，就会产生一个旋转的磁场，这磁场可神奇了，就像有一双无形的手在推动着转子转动。
转子呢，就跟着这个磁场的节奏，欢快地跑起来啦！这不就跟咱跑步似的，有人在前面带着跑，咱就跟着跑呗，而且越跑越带劲。
感应电动机的好处可多了去啦！它结构简单啊，不像有些机器那么娇气，容易坏。
而且它还很耐用呢，能长时间工作也没啥大毛病。
你想想，要是它三天两头出问题，那多耽误事儿啊！
咱生活中好多地方都离不开感应电动机呢。
就说家里的那些电器吧，像啥电风扇啦，空调啦，没有感应电动机，它们能转起来给咱吹风乘凉吗？还有工厂里的那些大机器，不也是靠着感应电动机才能轰隆隆地运转起来，生产出各种各样的东西呀。
它就像是一个默默奉献的老黄牛，不声不响地干着活儿，为我们的生活提供便利。
你说它是不是很了不起呀？
感应电动机虽然厉害，但也不是完美无缺的哟。
它的效率有时候就不是特别高，就像咱人一样，不可能啥都做得特别好嘛。
不过呢，科学家们一直在研究怎么让它变得更好，让它更省电，更高效。
反正啊，感应电动机这东西真的很重要，没有它，咱的生活可就没那么方便啦！它就这么一直转啊转，为我们的生活带来动力和活力。
所以啊，咱可得好好感谢这个小家伙，是它让我们的生活变得更加丰富多彩啦！。
感应起电机原理
感应起电机原理
当我们在公园里玩的时候，有一位老爷爷带着他的小孙子在广场上走来走去，你看他们在干什么呢？我想这一定是爷爷带着孙子出来玩的。
那么我就来给大家讲讲这位老爷爷带着他的小孙子是如何玩的吧。
首先我们要知道，什么是感应起电机呢？感应起电机就是当我们在给一个闭合线圈通电的时候，如果这个线圈中产生了变化的磁场，那么这个线圈中就会产生变化的电流，这个变化的电流就会在定子和转子上产生感应电压。
如果我们用一个小磁铁在定子上转动，那么定子上就会产生变化的磁场。
这样，定子转子上就会产生感应电流，这个感应电流就会在转子上产生感应电压。
现在我们再来说一说什么是电磁铁吧！电磁铁是一种由两个磁极和两个导体组成的电磁元件，当通入交变电流时，电磁铁中就会有变化的磁场产生。
当我们将一个导体放入一个闭合线圈中时，如果这个线圈在静止状态下有磁场时，那么当我们给线圈通电后，线圈中就会产生变化的磁场。
我们通过测量这个变化的磁场就可以得到转子上相应位置的感应电压。
—— 1 —1 —。
感应式电机原理
感应式电机原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊感应式电机原理。
这玩意儿啊，就像是一个勤劳的小工人，在我们生活的方方面面默默工作着。
感应式电机，简单来说，就是靠电磁感应来干活儿的。
你可以把它想象成一个很会“借力打力”的高手。
电通进去，它就利用磁场的变化，产生出力量来转动。
咱先说说定子，这可是电机的重要部分。
它就像是一个大基地，里面绕着好多线圈，通上电后就产生了磁场。
这个磁场可神奇了，就像有一双无形的手在推动着什么。
然后呢，就是转子啦！转子就像是个被磁场带着跑的小家伙。
它在定子产生的磁场中，感应出电流，然后就跟着转起来啦。
这不就像是有人在前面跑，后面的人被带着也跑起来了一样嘛。
你想想看，要是没有感应式电机，我们的生活得变成啥样啊？那些风扇转不起来了，空调也没法工作了，工厂里的机器都得罢工！那可不得了哇！感应式电机还有个很厉害的地方，就是它特别皮实耐用。
就像咱家里的老黄牛一样，不怎么挑环境，只要给它电，它就能好好干活儿。
而且它的维护也相对简单，不需要你特别精心地去照顾它。
它的应用那可真是广泛得很呐！大到工厂里的大型设备，小到咱家里的各种电器，都有它的身影。
它就这么默默无闻地为我们服务着，我们还经常忽略它呢。
感应式电机的发展也是一路向前啊！随着技术的不断进步，它变得越来越高效，越来越节能。
这就像是一个不断成长的孩子，越来越优秀。
咱生活中这么常见的感应式电机，难道不值得我们好好去了解一下吗？它虽然看起来普通，但却是我们生活中不可或缺的一部分啊！它就像一个低调的英雄，默默地为我们的生活提供着便利。
所以啊，下次当你再看到那些转动的机器时，可别忘了里面有感应式电机在辛勤工作哟！这就是感应式电机原理啦，是不是挺有意思的呀！。
感应电机工作原理
感应电机工作原理
感应电机是一种常见的交流电动机，其工作原理基于电磁感应现象。
感应电机由定子和转子两部分组成。
定子绕组中通入交变电流，产生旋转磁场，转子中的导体受到磁场的影响而感应出电动势，在导体内产生电流。
这个电流也会产生磁场，与旋转磁场相互作用，推动转子旋转。
感应电机的工作原理与变压器类似，定子相当于变压器的一侧绕组，转子相当于变压器的另一侧绕组。
不同的是，感应电机的转子是运动的，从而产生了机械能输出。
感应电机有很多种类型，包括单相感应电机和三相感应电机等。
三相感应电机是最常见的，其转子通常由铝、铜或铜合金制成。
感应电机具有结构简单、维护成本低、使用寿命长等优点，在工业、农业和家庭等领域得到广泛应用。
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静电感应起电机原理(精)
感应起电机工作原理及应用概述一个月前的一次演示实验课上, 我们对感应起电机产生了浓厚兴趣。
接下的一个月里,我们对感应起电机正转放电的原理及反转不能放电的原因进行了研究, 并且对与其相关的许多知识展开了探讨, 以下是我们通过观察讨论所得出的一些结论。
一、感应起电机结构如图 1所示,感应起电机旋转盘由两块圆形有机玻璃叠在一起组成,中有空隙,每块向外的表面上都贴有铝片,铝片以圆心为中心对称分布。
由于两盘分别与两个受动轮固定, 并依靠皮带与驱动轮相连,由于两根皮带中有一根中间有交叉,因此转动驱动轮时两盘转向相反。
如图所示,盘转向为:正面顺时针,反面逆时针。
两盘上各有一过圆心的固定电刷, 两电刷呈90度夹角, 电刷两端的铜丝与铝片密切接触,这样在盘旋转时铜丝铝片可以摩擦起电。
在图 2所示位置有悬空电刷 E ,悬空电刷与电刷成 45°夹角,每个刷的两脚跨过两盘,但并不与两盘接触,脚上装有许多尖细铜丝, 铜丝尖端指向圆盘上的铝片。
悬空电刷由金属杆与莱顿瓶相连。
莱顿瓶其实是个电容,用来储电。
如图 3所示为莱顿瓶结构,由两层筒状锡箔组成,中间是电介质,上有瓶盖。
悬空电刷上的金属杆插入瓶盖一半,末端由一根较粗铜丝与莱顿瓶内层锡箔筒底相连,这样悬空电刷上所集电荷可以储存在莱顿瓶中。
图 3所示放电小球也通过一金属杆与莱顿瓶盖相接,此杆插入瓶盖一半且不与集电叉相触, 也不与莱顿瓶中锡箔筒相连,但这样可使其受莱顿瓶内筒电荷感应而带电, 可推导出放电小球会被感应出和与其相连的莱顿瓶内筒同电性的电荷。
由于感应起电机在左右各有一莱顿瓶, 若两莱顿瓶集聚不同种电荷, 则两放电小球上就会被感应出不同种电荷, 当两小球靠近时就会因放电而产生电火花。
需要说明的是, 此莱顿瓶仅是储电设备, 与小球是否放电无关, 因为既使将其拆除, 转动圆盘时两小球照常放电, 只不过电火花很弱, 但其频率更高。
这是因为没有莱顿瓶后其电容减小了,可由公式 U=Q/C解释:要产生电火花, 两小球间电压约为几万伏,当 C 减小时,悬空电刷仅需要集聚很少电荷就可使电压升高到放电要求, 故与原来相比,放电频率会加大。
交流感应伺服电机的工作原理
交流感应伺服电机的工作原理交流感应伺服电机的工作原理发布者：admin 发布时间：2019-6-22 阅读：531次对感应电机而言，由三相交流电源在定子造成的旋转磁场与转子的感应磁场交互作用，产生扭矩使转子旋转。
交流电机的转速与造成旋转磁场电源的振幅、频率有关，频率愈高，则转速愈快，但转速增加时，由转子造成的反抗电动势(back emf)亦随的增加，因而降低了产生的扭矩，所以必须提高电压，保持定值的气隙磁通量(air-gap flux)，在忽略因定子线圈电阻所造成的降压的情况，可维持一固定的电压/频率比，以达成此一目的。
传统上交流感应电机的变速控制，由变频器以开路控制(open-loop control)方式达成，如图12所示，变频器的功能即在于将直流电源转换为交流电源，以提供电机的变速控制。
由于开路控制方式无法对电机因参数变化与负载波动等因素所造成的转速变化提供闭路补偿，因而无法达到准确的转速控制，同时在低速控制范围，因无法有效补偿定子电阻电压降，因此速度控制范围有限，仅能应用于低精度的变速控制场合。
图12 交流电机换流器开路驱动系统。
由于工业应用上对于交流感应电机速度控制精度要求的提高，因而发展出了各种型式的闭路控制(closed-loop control)系统。
其中最重要的即为一种称的为磁场向量控制(field-oriented vector control)的方式，在下一节将对此一控制方式加以说明，现在先对鼠笼式感应电机扭矩产生的过程作一说明。
图13 三相二极鼠笼式交流感应电机的结构图13所示为一理想的三相二极鼠笼式感应电机，定子各相的线圈均以同心方式环绕，各相的电阻电感亦平均分怖。
定子由三相交流电源造成一旋转磁场，经由变压器作用，在转子形成感应电流，此感应电流与定子旋转磁场切割产生扭矩，使得转子旋转。
假设由电机的非正弦波分布绕线与非正弦波的电流所造成的谐波效应(harmonic effect)可忽略不计，则交流电流在定子与转子间的气隙(air-gap)造成一正弦波分布的旋转磁场，其同步转速(synchronous speed)可表式为(17)其中Ne为每分钟转速(rpm)，fe为定子电源频率(hertz)，P为电机的极数。
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维姆胡斯感应起电机原理
丁炳亮
一、小电荷的放大
假如我们需要一个带1C 电量的小球，但是手头上只有一个带0.1C 电量的小球，如何能使小球的电量增加呢？下面将用一种非常简单的方法就可以使小球带的电量增加很多倍。
（第一步）
（第二步）
（第三步）
刚开始只有小球A是带少量电荷的，经过第二、第三步后得到了带电量比小球A多小球B1、B2。
重复二、三步骤可以得到带更多电量的小球。
上面实验中旁边的小球称为施感小球，中间两个小球用金属导杆连接在一起构成了电偶极子，移去连接小球的金属导杆再移开旁边的施感小球即可得到两个带异种电荷且电荷量略比施感小球多些的小球。
当然，如果施感小球离中间两个小球太远就不一定能得到比施感小球多的电荷量。
假设施感小球带的电荷量为Q1，一个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为KQ1（可以肯定K是小于1），电场具有叠加性，则左右两个施感小球能使电偶极子一边的小球得到电荷量为2KQ1。
2KQ1>Q1才能保证重复实验二、三步电荷量是不断增加的，即K>1/2。
另外，需注意是先移开连线中间小球的金属导杆再移开施感小球，否则中间两个小球不能得到感应电荷。
这点将在后面解释感应电机为什么反转不起电。
二、电荷的收集与存储
为了能得到更多的电荷需要在小球带的电荷达到一定量时用装置存储起来，但是一次只收集存储其中的一对小球，也就是说要轮流收集两对小球上的电荷，因为要留一对做为下一步的施感小球。
存储电荷用的是一个特殊电容器（耐电压高，电容量小），称为莱顿瓶。
如果莱顿瓶一直连在小球上则一有些电荷就会被存储，施感小球的电荷量一直上不去，使得产生电荷速度缓慢。
所以需要在小球电荷达到一定量才开始收集存储。
实现该目的的方法就是利用间隙放电，如下图中的集电梳，集电梳与小球之间有一定的间隙，当小球电荷量达到一定量时，间隙放电，才开始对莱顿瓶充电。
电刷
莱顿瓶
三、用旋转装置实现电荷的产生和收集
我们需要把上面实验的两对小球和两个金属导杆以及收集电荷的集电梳全部装到一个旋转装置中，该旋转装置通过旋转就可以自动重复完成上面实验的步骤。
下图中的旋转装置是用金属片代替小球，四片金属片分别安装在两个绝缘圆盘上，两个圆盘不接触，圆盘在皮带的带动下内圈顺时针旋转，外圈同时做逆时针旋转，即两个圆盘转过的角度永远是相同的，只是方向不同。
两个垂直的固定金属导杆与收集电荷的集电梳成45度角，为了画图方便收集电荷的集电梳只画出了外侧，而且莱顿瓶也不再画出。
四幅图展现的是一个完整周期，也就是一、二图对应上面实验的第二步，三、四图对应上面实验的第三步，其中二、四图是收集电荷步骤。
收集的电荷也画在了集电梳旁。
为了实现先移走金属导杆再移走施感金属片，金属片重合时，金属导杆两端接触点是在一边上的，如图一和图三。
金属片重合后再转动一点，金属导杆就与金属片分离了。
容易看出如果外圈顺时针，内圈逆时针旋转则金属片从重合到快分离，金属导杆都是未分离的，这种情况无法产生感应电荷。
为了能更有效产生电荷，可以多安装几组金属片，从“小电荷放大”实验可知一组需要两对金属片，这两对金属片按上图的四个步骤循环工作，每一组互不影响。
下图安装了4组，每一组都处在工作周期的不同阶段。
那么一个旋转装置中有多组金属片，哪两对金属片构成一组呢？从上面一个周期的工作状态看得出组成一组的两对金属片要么是在金属导杆重合要么是分别处于垂直和水平状态。
所以在一个具有多组金属片的旋转装置中可以直接看出来的有四组，其他的都需要旋转到上面的工作状态位置才能判断。
我们发现，一组中至少要有一片金属片带电才能工作，但是这个金属片是怎么带上的电呢？因为起电机能有放大电荷的作用，所以只要金属片有很小的电荷就可以开始工作，这个电荷应该有多种来源，例如旋转是跟空气摩擦产生的。
而且只要有一组能正常工作后就会对莱顿瓶充电，这是集电梳也带上了电，由于集电梳尖端周围电场非常强大，导致有少量的空气被电离飘到没有电荷的金属片上使其带上微量电荷。
四、实际结构
实际的感应起电机是由两个一样大的圆盘，圆盘的外侧粘贴一圈金属片。
两个皮带带动圆盘旋转，其中一根皮带是被旋转180度，这样当摇动手柄时就可以使两个圆盘具有相同的旋转角速度，不同的旋转方向。
金属导杆在圆盘的两侧，金属导杆的两端是通过金属刷与圆盘上的金属片接触。
集电梳是一根尖针，圆盘两侧都有一根，集电梳把电荷收集存储到莱顿瓶中，感应起电机有两个串联的莱顿瓶。
从莱顿瓶接两个放电杆，放电杆的末端的两个放电小球。
实际结构虽然和上面讲解原理的模型有所不同，但是工作原理是一样的。
整体结构
如果是把电荷存储在莱顿瓶中，也就是电容里。
电容两极的电荷是不能单独取出的，也就是没有“净电荷”，如同是一个电池，需要形成回路才能工作。
这样就不能用于做静电的实验。
在起电机的后面有一连接两个莱顿瓶的电键，由于两莱顿瓶是串联关系，中间断开则就不会把电荷存储在莱顿瓶中。
没有使用莱顿瓶只能存储少量电荷，但是这样能得到“净电荷”，可用于做静电实验，例如把一端用导线引出接到静电验电器中可以使静电验电器金属片张开。
把一根导线固定在一个放电球上，导线的一端引出并对准另一个金属球，摇动起动机并不会出现放电现象。
按正常思维，导线的尖端由于曲率大，导致局部电场非常强，强电场使空气产生电离应该更容易产生尖端放电现象才对，其实这主要是因为起电机产生电荷的速度很慢导致的。
刚产生少量的电荷就被尖端转移到空气中，再随空气在电场力作用下移动到另一放电球。
这样电荷就不能积累到产生强放电效果的程度。
有一种无线静电手环就是利用该原理，因为人体产生的静电速度慢，很容易通过尖端释放掉。