Silnik prądu stałego i prądnica prądu przemiennego. Zasada działania.

PRĄDNICA
Prądnice są urządzeniami, w których energia kinetyczna zamieniana jest w energię elektryczną. Najlepszym przykładem prądnicy jest dynamo rowerowe. Energia kinetyczna powstała w wyniku pedałowania rowerzysty zamienia się na energię elektryczną, dzięki której lampka oświetla drogę przed pojazdem. Niektóre szpitale, fabryki, a nawet niektóre sklepy, na wypadek gdyby został odcięty prąd mają swoje własne prądnice. Każda prądnica działa w zasadzie w podobny sposób. Wewnątrz niej znajduje się zwojnica z drutu obracająca się w polu magnetycznym. Gdy zwojnica wiruje, przecina linie pola magnetycznego, co powoduje indukowanie w niej prądu. Prądnice mogą wytwarzać zarówno prąd stały, jak i przemienny.

Wartość napięcia wytwarzanego przez prądnice zależy od:
- Szybkości wirowania zwojnicy (im szybciej zwojnica się obraca, tym większe napięcie),
- Natężenia pola magnetycznego (im silniejsze pole, tym większe napięcie),
- Liczby zwojów w zwojnicy (im więcej zwojów, tym większe napięcie).

Najprostszy model prądnicy prądu przemiennego składa się z dwu magnesów o biegunach N i S i aluminiowej ramki, obracanej w tym polu. Końce ramki umieszczone są na odizolowanych od siebie pierścieniach. Obracając ramkę w polu magnetycznym magnesu, wykonujemy pracę.

Na skutek obrotu ramka obejmuje coraz to inną liczbę linii pola magnetycznego. Najwięcej linii pola obejmuje ramka w chwili, gdy jej powierzchnia jest do tych linii prostopadła, a najmniej,
bo zero w chwili, gdy jest do nich równoległa. W ramce, w wyniku zjawiska indukcji powstaje prąd indukcyjny. Przy każdym obrocie ramki wskazówka miliamperomierza (w którym zero jest na środku skali) wychyla się raz w lewo, raz w prawo.

Gdy ramka jedną ze stron obróci się ku biegunowi S magnesu, to po tej stronie również powstaje biegun S. Gdy ta sama strona zacznie oddalać się od bieguna S magnesu i wówczas po tej stronie ramki powstanie biegun N. Oznacza to, że w ramce płynie prąd zmienny. Zmienia się jego kierunek i natężenie.

SILNIK
Do wykonania modelu silnika, podobnie jak i prądnicy potrzebna jest miedziana lub aluminiowa ramka, posiadająca możliwość obracania się, umieszczona między biegunami magnesu stałego. Końce ramki wyprowadzone są na dwa odizolowane od siebie półpierścienie. Stanowią one dwie części tzw. komutatora, osadzonego na tej samej osi, co ramka. Po komutatorze ślizgają się dwie metalowe szczotki połączone odpowiednio z biegunami źródła prądu. Za pośrednictwem szczotek i komutatora doprowadzany jest do ramki prąd elektryczny. W chwili, gdy ramka ułożona jest równolegle do linii indukcji magnetycznej, komutator powoduje zmianę kierunku prądu płynącego w tej ramce, w wyniku czego moment obrotowy działający na nią ma zawsze jednakowy kierunek. W praktyce silniki na prąd stały składają się nie z jednego, lecz z wielu zwojów przewodnika, z których każdy jest nieco obrócony w stosunku do sąsiednich, co sprawia, że wypadkowy moment obrotowy pochodzący od wszystkich zwojów ma w czasie obrotu silnika prawie stałą wartość.