المحرك الكهربائي هو جهاز يحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يتم استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الأجهزة والمركبات والآلات الصناعية والروبوتات. سيقدم هذا الدرس نظرة عامة على كيفية عمل المحركات الكهربائية وأنواعها وبعض المبادئ الأساسية وراء تشغيلها.
تعمل المحركات الكهربائية على مبدأ الكهرومغناطيسية، والذي ينص على أن الموصل الذي يحمل تيارًا موضوعًا في مجال مغناطيسي يتعرض لقوة. ويتم تمثيل هذا المبدأ رياضيًا بمعادلة قوة لورنتز:
\( F = q(E + v \times B) \)حيث \(F\) هي القوة المطبقة على الجسيم، \(q\) هي شحنة الجسيم، \(E\) هي المجال الكهربائي، \(v\) هي سرعة الجسيم، و \(B\) هو المجال المغناطيسي. في سياق المحركات الكهربائية، تخلق هذه القوة عزمًا على دوار المحرك، مما يؤدي إلى دورانه.
تتكون المحركات الكهربائية من عدة مكونات رئيسية:
هناك عدة أنواع من المحركات الكهربائية، ولكن الأنواع الأكثر شيوعًا تشمل محركات التيار المستمر، ومحركات التيار المتردد، والمحركات الحثية، ومحركات التيار المستمر بدون فرش.
إن عزم الدوران الناتج عن المحرك الكهربائي هو نتيجة للتفاعل بين المجال المغناطيسي من الجزء الثابت والتيار المتدفق عبر الجزء الدوار. يخلق هذا التفاعل قوة على الدوار، مما يؤدي إلى دورانه. يمكن وصف عزم الدوران ( \(T\) ) المتولد بالمعادلة:
\( T = F \times r \)حيث \(F\) هي القوة المطبقة بشكل عمودي على نصف قطر الدوار \(r\) . يعتمد حجم عزم الدوران على قوة المجال المغناطيسي، وكمية التيار، وحجم الدوار.
تجد المحركات الكهربائية تطبيقات في مجالات مختلفة نظرًا لكفاءتها وتعدد استخداماتها. تتضمن بعض التطبيقات الشائعة ما يلي:
تعد المحركات الكهربائية جزءًا أساسيًا من التكنولوجيا الحديثة، حيث تعمل على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية بكفاءة. يساعد فهم مبادئها الأساسية ومكوناتها وأنواعها في اختيار المحرك المناسب لتطبيق معين وتقدير التقدم التكنولوجي الذي يجعل الحياة اليومية أسهل وأكثر كفاءة.
