3D 전동기 원리 가상실험(임시)

3D 전동기 가상실험

교과서에 2차원으로 표현되는 전동기를 3차원으로 돌려 보면서 관찰할 수 있다.

시험문제에서는 2차원 상에 전동기를 표현해야 하기 때문에  여러 방향에서 보는 전동기의 모양이 나온다.  3차원 공간에서 전동기를 돌려 보면 2차원 상에서 보이는 모든 전동기 모양을 만들어 볼 수 있다.

https://sciencej.cafe24.com/html5/motor3d/motor3d.html

그리고 물리 현상이 그대로 적용되었기 때문에 코일이 수직이 되어 전류가 흐르지 않을 때는 관성에 의해 돌아가야 하는데, 관성이 약해서 돌지 않고 멈추는 것도 볼 수 있다.

이럴때는 일시 정지를 누르고 코일을 회전시켜서 다시 시작을 눌러 보면 된다.  

<활용방법>

1. 전동기의 전류와 자기장 세기를 변화시켜가며 전동기 움직임을 관찰할 수 있다.

  - 전류가 세질수록, 자기장이 세질수록 전동기는 잘 돌아간다.

2. 전류의 방향과 자기장의 방향도 바꿔가며 관찰할 수 있다.

 - 전류의 방향이나 자기장의 방향이 바뀌면 전동기가 회전하는 방향도 바뀐다. 플레밍의 왼손법칙을 실험에 적용해 보고 회전 방향을 예측해 볼 수 있다.

3. 화살표 표시를 끈 상태에서 전동기 회전 방향을 예측해 보고, 화살표 표시를 켜고 확인해 보자.

4. 선풍기 날개 체크

  - 전동기를 만드는 이유는 실생활에 사용하기 위해서다. 선풍기 날개를 체크해서 전동기 끝에 선풍기 날개를 달아 실제 전동기가 어떻게 사용되는지 응용해 볼 수 있다.

5. 코일 갯수 증가 -  실제 전동기에서는 코일이 1개가 아니라 여러겹으로 감겨 있다.

  코일이 1개만 있는 경우에, 코일이 수직으로 서는 순간 전원이 차단되기 때문에, 이때는 관성으로 돌아가야 한다. 그런데 충분한 회전 속력이 나지 않으면 코일은 돌지 않고 멈추게 된다.

 그래서 실제 전동기는 여러겹의 코일을 사용한다.

  코일의 갯수를 증가시켜 보면 실제 전동기의 작동원리를 이해하는데 도움이 될 것이다.

.

 

<추가로 이런 것 까지 세세하게 관찰>

물리 시뮬레이션이 적용되어 실제 토크가 적용되기 때문에 회전 모습이 힘을 많이 받을 때와 적게 받을 때 돌아가는 속도가 차이가 나는 것을 볼 수 있다.

일시 정지를 누르고 코일의 각도를 조절한 다음 시작을 누르면 코일이 수직으로 서 있을 때는 돌아가지 않는 것을 볼 수 있다. 또 수직에서 살짝 벗어나 있어도 관성이 약하면 돌지 않고 멈추는 것을 확인할 수 있다. 전류의 세기와 자기장의 세기를 조절해서 해결하거나, 코일의 각도를 수평이 되게 해서 충분한 관성을 얻게 하면 회전시킬 수 있다.

 

<추가>

아래 3D 발전기 가상실험과 함께 사용하면 좋다. 알고 있겠지만, 전동기를 강제로 돌리면 반대로 전기가 만들어 진다.

https://sciencelove.com/483102

3D 발전기 원리 가상실험(임시)

 

예전에 만든 컴퓨터에서 작동하는 전동기 모형

https://sciencelove.com/2177

전동기 원리 가상실험 프로그램 (전자기력 - 입체)