محرك كهربائي ومولد

عن هذه المحاكاة

محرك كهربائي ومولد is an interactive 3D electromagnetism lab that demonstrates how the same physical machine acts as a DC motor or an AC generator. A rectangular copper coil rotates between permanent North and South magnet poles while green 3D vector arrows display the قوة لورنتز F = I L x B on each active wire segment. In محرك تيار مستمر mode, a split-ring commutator reverses the coil current every half-turn so torque tau = N I A B |cos theta| always drives the rotor in the same direction. Clicking a magnet pole switches to مولد تيار متردد mode with continuous slip rings, producing a sinusoidal alternating EMF trace on the 3D waveform board.

ما الذي يمكن للطلاب استكشافه

راقب أسهم قوة لورنتز الخضراء على جانبي الملف الدوار في وضع محرك التيار المستمر ولاحظ كيف يقوم عاكس الحلقة المشقوقة بعكس التيار كل 180 درجة بحيث يتم دفع السلك الأيسر للأعلى دائماً.
اسحب محور الدوار يدوياً عبر وضع المركز الميت العمودي (theta = 90 degrees) لمعرفة أين ينخفض عزم الدوران لحظياً إلى الصفر.
قم بتغيير وضع الجهاز إلى مولد تيار متردد (حلقات انزلاقية) أو انقر فوق قطب مغناطيسي، وقارن موجة الجيب الكاملة على لوحة راسم الذبذبات بنبضات التيار المستمر المقومة.
قم زيادة المجال المغناطيسي B ولفات الملف N باستخدام أشرطة التمرير وتأكد من أن كل من ذروة عزم الدوران والقوة الدافعة الكهربائية المستحثة تتناسب خطياً مع N و B.
قم بتبديل خطوط المجال المغناطيسي B تشغيلاً وإيقافاً لفحص هندسة I L x B عبر فجوة الهواء.

أهداف التعلّم

1استخدم قاعدة اليد اليمنى لقوة لورنتز F = I L x B لتحديد اتجاه القوة على كل جانب من حلقات التيار.
2اشرح سبب احتياج محرك التيار المستمر إلى عاكس ذو حلقات مشقوقة وفرش للحفاظ على عزم دوران احادي الاتجاه.
3قارن بين خرج العاكس ذو الحلقة المشقوقة (تيار مستمر نبضي مقوم) والحلقات الانزلاقية المستمرة (تيار متردد جيبي).
4محاكاة: Calculate magnetic torque tau = N I A B cos theta and peak generator EMF epsilon_0 = N B A omega.

أسئلة يطرحها المعلمون

محاكاة: What is the role of the split-ring commutator in a DC motor?

محاكاة: Without a commutator, the magnetic torque on a current loop would reverse direction every half turn as the wires swap sides between the North and South poles. The split-ring commutator reverses the current direction in the coil every 180 degrees so the torque always pushes in the same rotational direction.

محاكاة: How does an AC generator differ structurally from a DC motor?

محاكاة: An AC generator replaces the split-ring commutator with two continuous slip rings—one connected permanently to each end of the rotating coil—so the induced alternating voltage is delivered directly to the brushes as a smooth sine wave.

محاكاة: At what coil orientation is the magnetic torque maximum and minimum?

عزم الدوران is maximum when the plane of the coil is parallel to the magnetic field lines (theta = 0 degrees, cos theta = 1) because the two forces have the largest lever arm. عزم الدوران drops to zero when the coil plane is perpendicular to the magnetic field (theta = 90 degrees).

محاكاة: How can you increase the voltage produced by an AC generator?

محاكاة: By Faraday's law (epsilon_peak = N B A omega), you can increase peak voltage by winding more turns N on the coil, using stronger magnets (larger B), increasing the coil area A, or spinning the rotor faster (higher angular velocity omega).

أدرِج هذه المحاكاة في موقعك

ضعها في منصتك التعليمية أو مدونتك أو موقع صفك — مجانًا.

<iframe src="https://kiwibee.io/ar/simulations/ac-dc-motor-generator-3d-simulation/embed" title="محرك كهربائي ومولد | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

واصل الاستكشاف

Explore an adult male reference body in 3D. Reveal 14 anatomical systems, search thousands of named structures, isolate organs, and pull 2,209 modeled pieces apart to see how the body is organized.

—

Explore the head and neck in 3D: 643 source meshes across 14 layers, 47 facial and masticatory muscles, and 77 drawn nerves, vessels and glands the source scan omits. Open any tooth onto its own pulp canal, and follow the seven stages of tooth development.

—