Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 31-01-2025

ELEKTROMECHANICA

betekenis & definitie

(Fr.: électroméchanique; Du.: Elektromechanik; Eng.: elektromechanics), leer der processen waarbij elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie of omgekeerd, dan wel elektrische energie wordt omgezet in een derde vorm van energie met een bewegend systeem als tussenschakel.

In ruimere zin rekent men tot de elektromechanica ook de studie van de werktuigen die de elektromechanische energieomzetting tot stand brengen en de ontwikkeling van methoden om het gedrag van deze componenten, zowel in stationair bedrijf als tijdens overgangsverschijnselen, te beïnvloeden.

De beweging die onverbrekelijk verbonden is met de elektromechanische energieomzetting, komt in het algemeen tot stand onder invloed van of geeft aanleiding tot krachtwerkingen in een elektromagnetisch veld. Daarbij zijn in principe drie vormen van krachtwerking in het geding.

1. De lorentzkracht die een stroomvoerende geleider ondervindt in een magnetisch veld. Bevindt zich een rechte, draadvormige geleider met een lengte l in een magnetisch veld waarvan de fluxdichtheid B in ieder punt van de geleider even groot en gelijk gericht is, dan wordt deze kracht gegeven door de vectorvergelijking:

F = (τ × B) il

waarin τ de eenheidsvector in de richting van de stroomdichtheid in de geleider is en i de stroom; de kracht is loodrecht op het vlak door τ en B gericht; de grootte volgt in dit (eenvoudige) geval uit: F = iBl sin ⍺ als ⍺ de hoek is tussen de richtingen τ en B.

2. De maxwelltrekkrachten, die aangrijpen aan het oppervlak van een materieel medium dat zich bevindt in een vacuümgebied waar een elektromagnetisch veld heerst (de magnetische eigenschappen van lucht zijn nagenoeg gelijk aan die van vacuüm). Zijn Hn en Ht de componenten van de magnetische veldsterkte loodrecht op resp. langs het oppervlak (bepaald aan de zijde van het vacuüm) en n de eenheidsvector loodrecht op het oppervlak, dan volgt de ‘maxwelltrekspanning’ (SI: N m−2) uit:

σm = μ0{½(|Hn|2 −|Ht|2)n +|Hn|Ht}

Heeft het medium een permeabiliteit, die veel groter is dan μ0 (bijv. weekijzer), dan is

Ht0 en Hn = Hn en volgt uit deze formule dat de kracht loodrecht op het oppervlak naar buiten is gericht en per eenheid van oppervlakte gelijk is aan ½H2μ0 = ½B2/μ0.

3. De krachten waaraan concentraties van elektrische ladingen onderhevig zijn in een elektrisch veld (indien ze aangrijpen aan het grensvlak van een diëlektrisch medium soms ook maxwellspanningen genoemd). Elektromechanische omzetters op basis van de onder 3 genoemde krachten zijn weinig talrijk.

Veruit de belangrijkste elektromechanische omzetters zijn de elektrische machines. Eveneens behoren tot de elementen der elektromechanica de meeste relais, elektrodynamische microfoons en luidsprekers, bellen enz.

< >