電車は走るためにモーターが必要です。
そのモーターには、近年まで直流モーターがよく使われていました。
さて、モーターはなぜ回るのでしょうか?
モーターの回る原理になっているのが「フレミング左手の法則」です。
なんでしたら、フレミング左手の法則を、
別ウインドウで出しておいてください。
この現象が起これば、モーターは回転します。
まぁ、モーターじゃなくてリニアだったら移動する力が働くけど。
みなさんの一番身近にある直流モーターといえば、
ミニ四駆とかに使われているちっちゃいモーターとか、
マブチモーターとかです。
あれは、ものすごく基本的なモーターです。
というわけで、
非常にわかりやすいモーターの基本構造はこんな感じです。
直流モーターを回すには、
磁界と、回転する電機子(電線)がいります。
小さいモーターの場合、
界磁の代わりに永久磁石を使っています。
まぁ、あのサイズのモーターに界磁をつけたところで、
あんまりメリットはありませんので。
で、電車なんかのモーターの場合、
鉄心にコイルをぐ〜るぐるっと巻いています。
このぐるぐる巻きのコイルに電気を流すと、
磁界が発生して磁石と同じになります。
これでフレミング左手の法則の磁束の向きが出来上がりました。
人差し指です。
つづいて、電機子に電流を流します。
こいつは、カーボンブラシというカーボン(炭を焼き固めたもの)でできた部品から、
整流子面に電流を送ってやります。
こいつで、電流の流れが完成しました。
さて、ここでフレミング左手の法則を導入します。
中指、磁束の向きに対して、人差し指、直角に電流を流します。
すると、親指の方向に力が発生します。
パソコンのモニタに対して、
中指を向けて、人差し指を右の方向へ向けます。
すると、親指は下を向きます。
この親指の向きが、モーターが回る方向です。
モーターが回りはじめると、
電機子は回転をはじめてやがて右と左が入れ替わります。
整流子の部分は、真ん中が切られているので、
右と左が入れ替わることで、
また同じように力が発生し始めます。
実際のモーターの場合、
電機子はもっとたくさんあって、磁界も幅広く設置されています。
これにより、スムーズにモーターは回転します。
これが、基本的なモーターの回るしくみです。