هانس کریستین اورستد و آندره ماری آمپر پی بردند که بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی نیرو وارد می‌شود. این نیرو نیروی لورنتس یا نیروی الکترومغناطیسی نام دارد و از رابطه زیر بدست می‌آید.
کشف این نیرو نه تنها درک ما از الکتریسیته و مغناطیس را بهبود بخشید بلکه پایه‌ای برای توسعه موتورهای الکتریکی و ژنراتورها شد.
موتور الکتریکی با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی اساس کار بسیاری از دستگاه‌ها مثل جاروبرقی، ماشین‌لباسشویی، پنکه و ... نقش مهمی در زندگی امروز ایفا می‌کند.
یکی از ساده‌ترین موتورهای الکتریکی، موتور تک پلار (تک‌قطبی) است که به دلیل سادگی و هزینه پایین ساخت خود، در آموزش محبوبیت فراوانی دارد که در این شبیه‌ساز با آن آشنا خواهیم شد.
موتور الکتریکی تک پلار:
در این موتور الکتریکی یک نوع میدان مغناطیسی وجود دارد و در یک سمت عمل می‌کند و قطب های میدان مغناطیسی تغییر نمی‌کنند و جریان الکتریکی فقط در یک سمت جریان دارد بنابراین در این نوع موتور جهت جریان الکتریکی رسانا و قطب‌های مغناطیسی ثابت هستند و تغییر نمی‌کنند.
نحوه‌ی کار موتور تک پلار:
یک آهنربای قرصی شکل را که بدنه نقره‌اندود یا فلزی که رسانای جریان الکتریکی باشد را به یک قطب باتری نزدیک می‌کنیم تا آن را جذب کند. سیمی را از یک سمت به قطب دیگر باتری و از سمت دیگر به آهنربا متصل می‌کنیم تا مدار کاملی تشکیل شود.
هنگامی که سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد به سیم نیروی الکتروومغناطیسی وارد می‌شود. اگر جهت میدان مغناطیسی بر جهت جریان عمود باشد، نیروی حاصل بر جهت جریان و جهت میدان مغناطیسی عمود خواهد بود. این نیرو یک گشتاور حول محور چرخش به‌وجود می‌آورد و باعث چرخش سیم می‌شود.
نحوه کار با شبیه‌ساز
در این شبیه‌ساز ساختمان موتور الکتریکی ساده تک‌قطبی را می‌بینید. در قسمت پایین این موتور الکتریکی چهار گزینه می‌بینید. تا زمانی که گزینه اجرا را فعال نکردید موتور نمی‌چرخد. می‌توانید با انتخاب گزینه میدان مغناطیسی و جریان، جهت آن‌ها را در شکل مشاهده کنید. با قاعده دست راست نیروی وارد بر سیم حامل جریان را تعیین کنید سپس با انتخاب گزینه نیرو به درستی یا نادرستی جهت انتخابی نیروی وارد شده پی می‌برید و با انتخاب گزینه اجرا، موتور می‌چرخد و جهت چرخش را مشاهده می‌کنید.
پس از کار با شبیه‌ساز به سؤالات زیر پاسخ دهید:
۱- موتور الکتریکی تک‌قطبی چیست؟ اساس کار آن را توضیح دهید.
۲- در موتور‌الکتریکی نقش جریان و میدان‌مغناطیسی در ایجاد حرکت چیست؟
۳- اجزای اصلی موتور الکتریکی تک‌قطبی را نام برده و وظیفه هریک را توضیح دهید.
۴- چگونه می‌توان سرعت چرخش یک موتور تک‌قطبی را افزایش داد؟
- آشنایی با نیروی الکترومغناطیسی
- آشنایی با قانون دست راست
- تعیین جهت نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی
- آشنایی با ساختار موتور تک‌قطبی
- درک نحوه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی
- درک نحوه عملکرد موتور تک‌قطبی
