Четвёртое. Выход из этого, казалось бы, безвыходного положения очень прост. Если после завершения каждого полуоборота менять направление тока в проводах рамки, то силы магнитного выталкивания этих проводов каждые пол-оборота тоже будут менять своё направление и непрерывно будут вращать рамку в одну и ту же сторону. Для того чтобы направление тока автоматически менялось в нужный момент, достаточно произвести некоторое изменение в системе скользящих контактов. Они должны скользить не по двум окружностям, каждая из которых всегда связана с одним из проводов — а или Ь. Вместо двух колец в контактной системе теперь будут тоже связанные с этими проводами два полукольца, и скользящие по ним контакты, связанные с «плюсом» и «минусом» батареи, будут поочередно подключаться к этим полукольцам (Р-52). Именно поочередно — половину оборота «плюс» батареи подключён к одному полукольцу, а «минус» к другому; в следующую половину оборота полукольца, вращаясь вместе с рамкой, меняются местами, и к тому, которое получало «плюс», теперь подводится «минус». В итоге батарея будет направлять ток по проводам рамки то в одну сторону, то в другую, и согласно правилу левой руки провода a и b всегда будут выталкиваться магнитным полем так, чтобы рамка вращалась в одну сторону. Вся эта система контактных полуколец называется «коллектор» (от латинского «коллект» — «собирать»), а скользящие по ним пружинящие контакты называют «щётками», чаще всего они сделаны из графита и прижаты к коллектору пружинами. Как правило, у двигателей в коллекторе не два полукольца, а 5-10 пар коллекторных пластин, к каждой паре подключена своя «рамка» — часть обмотки ротора. Включается эта часть обмотки своей парой коллекторных пластин на время, когда магнитная сила выталкивания вносит самый большой свой вклад во вращение ротора. Рисунок Р-52 помогает понять, как работает коллектор в случае самого простого ротора — одной рамки.
Пятое. Как всегда, нужно всеми силами повышать магнитную индукцию В, от которой напрямую зависит сила F, а значит, и работоспособность двигателя. Поэтому всю неподвижную часть мотора (статор) и его вращающийся узел (ротор) делают из стали, добиваясь минимально возможного зазора между этими двумя узлами двигателя. Для этого, например, в роторе делают пазы, в которые укладывают роторную обмотку, чтобы она не выступала за пределы стальной части и не вынуждала конструкторов увеличивать зазор между ротором и статором.
Шестое. На схемах двигатель имеет свое обозначение, но для простоты его чаще всего можно рассматривать как резистор. Потому что двигатель потребляет электрическую энергию и превращает её в механическую работу точно так же, как, скажем, лампочка эту энергию превращает в тепло и свет. Соответственно мощность Р двигателя есть произведение подведённого напряжения U на потребляемый ток I, и точно так же, как для любого участка цепи, для двигателя действительны все формулы закона Ома.
Всё это предварительные сведения об электрических двигателях, о них ещё будет рассказано кое-что интересное и важное. А нам пора перейти к другим разновидностям замечательных электромагнитно-механических превращений, в том числе к таким, на которых основано крупномасштабное производство электрической энергии.
ВК-121. Генератор переменной э.д.с. непрерывно меняет напряжение Uc на обкладках конденсатора С. При этом в них меняется число зарядов и появляется меняющийся ток Iс — движение зарядов к обкладкам и обратно. Ток этот тем больше, чем быстрее меняется напряжение Uc, а оно меняется быстрее всего, когда начинает нарастать от нуля или, уменьшаясь, приближается к нулю. В этот момент и появляется амплитуда тока, она опережает амплитуду напряжения на 90 градусов — на четверть периода.
