كيف يعمل المحرك الكهربائي

اختراع المحرك الكهربائي

هانز كريستيان أورستد

المحرك الكهربائي قام العالم الدنماركي هانز كريستيان أورستد في أوائل القرن التاسع عشر بسلسة من التجارب لمعرفة العلاقة بين الطاقة الكهربائية والمغناطيسية، وبالصدفة كانت البوصلة قريبة من السلك الكهربائي الذي يعمل به تجاربه، لاحظ أنه عند وصل السلك بالكهرباء تنحرف عقربه البوصلة واستنتج أنّ السلك عندما يسري به تيار كهربائي يتولد حوله مجال مغناطيسي وهذا المجال هو الذي سبّب انحراف عقربة البوصلة.

مايكل فارادي ووليام ستورجون

بعد هذا الاكتشاف بفترة بسيطة بدأ العالم مايكل فارادي بدراسة اكتشاف العالم أورستد بتمعّن ودقّة، وحاول أن يستغلّ هذا الاكتشاف بأن يخترع آلة تحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية وبعد عدّة محاولات نجح في اختراع أوّل محرّك كهربائي، لكنّه كان بدائيّاً جداً ولا يمكن استغلاله بشيء مفيد، وجاءت دراسات وأبحاث العالم وليام ستورجون بعد ذلك بالفائدة باختراع أوّل محرّك كهربائي عملي، وبعد ذلك جاءت التطوّرات لتنتج لنا أكثر من نوع من المحركات ومنها المحرك الكهربائي المستمر.

كيف يعمل المحرك الكهربائي

إنّ عمل المحرك الكهربائي يبدأ بتوصيل سلك المحرك بالكهرباء، ولتوضيح ماذا يحصل بعد ذلك يجب أن نفهم طبيعة العلاقة بين التيار الكهربائي والمجال المغناطيسي حيث أثبت التجارب أنّ أيّ سلك يسير فيه التيار الكهربائي يتولّد حوله مجال مغناطيسي ويسمّى السلك في هذه الحالة مغناطيس كهربائي، أمّا المحرك الكهربائي ملف التيار الكهربائي بداخله موجود ضمن مجال مغناطيسي وهذا يجعل القوة تؤثّر على المغناطيس والسلك وتؤدّي إلى حركة الملف داخل المحرك (عن طريق تطبيق قاعدة اليد اليمنى)، أمّا المبادل (حلقة معدنية تتكون من نصفين معزولين تماماً عن بعض)، حيث يوصل كل طرف من أطراف الملف بنصف من أنصاف المبادل بحيث تدور الحلقة الناتجة من التوصيل مع الملف ويكون نصفا المبادل متصلان بمصدر الكهرباء وأثناء دوران الملف ينعكس القطبان الموصولان بالملف وبالتالي يعكس اتّجاه التيار الكهربائي والقوة المأثرة على الملف تجعله يكمل الدوران.
يمكن تحويل الملف المتحرك إلى محرك كهربائي عن طريق تثبيت قطعة معدنية على شكل قوس حول الملف، ومغناطيسين على شكل حرف u يوضعان على طرفي القطعة المعدنية مما ينتج لنا ملفاً متحركاً داخل مجال مغناطيسي، ونوصل الطرف الموجب والسالب للمغناطيسين بالبطارية عن طريق أسلاك ويشترط أن يكون الملف بشكل عمودي بين المغناطيسين لجعله يدور، وبهذا نلاحظ أن المحرك الكهربائي بأبسط حالاته ما هو إلّا ملف قابل للدوران محصور بمجال مغناطيسي موصول بتيار كهربائي.