王桂星

中學(xué)物理課程中直流電動(dòng)機(jī)原理是一個(gè)很重要的內(nèi)容，直流電動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械，常用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)所，如城市電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)。

直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)模型來(lái)了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

直流電動(dòng)機(jī)模型用2節(jié)5號(hào)干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過(guò)一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進(jìn)銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子正下方有一個(gè)漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個(gè)電磁鐵。

準(zhǔn)備材料：

制作直流電動(dòng)機(jī)模型需要木板、銅皮支架、2塊小磁鐵、半根鉛筆、一卷漆包線、螺絲釘、塑料管（繞線圈用）、2節(jié)5號(hào)干電池、焊接了鱷魚(yú)夾的5號(hào)電池盒、泡沫塑料、鋁箔膠帶。

制作步驟：

1 把鉛筆的兩端削尖，放在木板的正中。用螺絲釘把銅皮支架固定在鉛筆的兩端，電動(dòng)機(jī)模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉(zhuǎn)子”部分。鉛筆穿過(guò)泡沫塑料，一端露出的長(zhǎng)度大約是另一端的2倍。用雙面膠在泡沫兩端各粘一塊小磁鐵，注意它們上表面的極性相同。

3 這一步是制作這個(gè)電動(dòng)機(jī)模型最關(guān)鍵的步驟，也是它能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的秘密所在。用小刀切下4毫米寬的一條鋁箔膠帶，把鋁箔貼在鉛筆上。

如圖，把“轉(zhuǎn)子”平放，通過(guò)泡沫正中沿鉛筆畫(huà)一條線，然后通過(guò)磁鐵正下方再畫(huà)一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個(gè)圓周。

4 把鉛筆翻過(guò)來(lái)，在軸對(duì)稱(chēng)位置貼另外一條鋁箔，至此“轉(zhuǎn)子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說(shuō)電動(dòng)機(jī)模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長(zhǎng)的一段漆包線，兩端的絕緣漆各用小刀刮掉2厘米，露出里面光亮的銅線。

6 把漆包線在塑料管上繞60圈左右，制成電磁鐵線圈。兩端各留出10厘米長(zhǎng)的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉(zhuǎn)子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉(zhuǎn)子”正下方，線圈一端的線頭用螺絲釘固定在木板上。

8 把剛才單獨(dú)制作的那根“電刷”并排用螺絲釘固定住，線圈末端和“電刷”的一端都?jí)涸阢U筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉(zhuǎn)子”正下方。

9 電池盒裝上2節(jié)5號(hào)干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時(shí)用手撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，就能看到“轉(zhuǎn)子”飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，自制的直流電動(dòng)機(jī)模型就完成了！

工作原理：

直流電動(dòng)機(jī)模型運(yùn)用了電磁鐵和磁極相互作用的原理，下面具體分析一下它的工作過(guò)程。

1 初始狀態(tài)?！稗D(zhuǎn)子”豎直向下，兩根“電刷”都?jí)涸阢U筆上，此時(shí)線圈里沒(méi)有電流通過(guò)，因此“轉(zhuǎn)子”不動(dòng)。

2 逆時(shí)針撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，此時(shí)2根“電刷”同時(shí)壓在鋁箔上。因?yàn)殇X箔是導(dǎo)電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過(guò)，產(chǎn)生磁場(chǎng)。我們假設(shè)電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉(zhuǎn)子”就會(huì)在磁力的作用下繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

3“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)過(guò)1/4圓周后，“電刷”離開(kāi)鋁箔，電路斷開(kāi)。

4 “轉(zhuǎn)子”在慣性的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 另外一塊磁鐵到達(dá)最底端的時(shí)候，“電刷”開(kāi)始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)，排斥“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。循環(huán)往復(fù)，“轉(zhuǎn)子”持續(xù)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

在剛才描述的初始狀態(tài)里，假設(shè)電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極也會(huì)隨著改變，它就會(huì)變成吸引小磁鐵，那么電動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)也會(huì)發(fā)生改變。

順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)……結(jié)論就是：改變電源的極性，這個(gè)“轉(zhuǎn)子”的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也隨之發(fā)生改變。

詳細(xì)分析工作過(guò)程后會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的電流是時(shí)斷時(shí)續(xù)的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱(chēng)作“直流脈沖電動(dòng)機(jī)模型”。它的另外一個(gè)亮點(diǎn)是，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鉛筆尖與銅皮上的凹坑相接觸，摩擦阻力非常小。鉛筆芯的主要成分是石墨，而石墨又是很好的潤(rùn)滑劑，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的石墨粉末會(huì)不斷提供潤(rùn)滑效果，因此它又可以叫做“自潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)模型”。

中學(xué)物理課程中直流電動(dòng)機(jī)原理是一個(gè)很重要的內(nèi)容，直流電動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械，常用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)所，如城市電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)。

直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)模型來(lái)了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

直流電動(dòng)機(jī)模型用2節(jié)5號(hào)干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過(guò)一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進(jìn)銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子正下方有一個(gè)漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個(gè)電磁鐵。

準(zhǔn)備材料：

制作直流電動(dòng)機(jī)模型需要木板、銅皮支架、2塊小磁鐵、半根鉛筆、一卷漆包線、螺絲釘、塑料管（繞線圈用）、2節(jié)5號(hào)干電池、焊接了鱷魚(yú)夾的5號(hào)電池盒、泡沫塑料、鋁箔膠帶。

制作步驟：

1 把鉛筆的兩端削尖，放在木板的正中。用螺絲釘把銅皮支架固定在鉛筆的兩端，電動(dòng)機(jī)模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉(zhuǎn)子”部分。鉛筆穿過(guò)泡沫塑料，一端露出的長(zhǎng)度大約是另一端的2倍。用雙面膠在泡沫兩端各粘一塊小磁鐵，注意它們上表面的極性相同。

3 這一步是制作這個(gè)電動(dòng)機(jī)模型最關(guān)鍵的步驟，也是它能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的秘密所在。用小刀切下4毫米寬的一條鋁箔膠帶，把鋁箔貼在鉛筆上。

如圖，把“轉(zhuǎn)子”平放，通過(guò)泡沫正中沿鉛筆畫(huà)一條線，然后通過(guò)磁鐵正下方再畫(huà)一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個(gè)圓周。

4 把鉛筆翻過(guò)來(lái)，在軸對(duì)稱(chēng)位置貼另外一條鋁箔，至此“轉(zhuǎn)子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說(shuō)電動(dòng)機(jī)模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長(zhǎng)的一段漆包線，兩端的絕緣漆各用小刀刮掉2厘米，露出里面光亮的銅線。

6 把漆包線在塑料管上繞60圈左右，制成電磁鐵線圈。兩端各留出10厘米長(zhǎng)的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉(zhuǎn)子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉(zhuǎn)子”正下方，線圈一端的線頭用螺絲釘固定在木板上。

8 把剛才單獨(dú)制作的那根“電刷”并排用螺絲釘固定住，線圈末端和“電刷”的一端都?jí)涸阢U筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉(zhuǎn)子”正下方。

9 電池盒裝上2節(jié)5號(hào)干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時(shí)用手撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，就能看到“轉(zhuǎn)子”飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，自制的直流電動(dòng)機(jī)模型就完成了！

工作原理：

直流電動(dòng)機(jī)模型運(yùn)用了電磁鐵和磁極相互作用的原理，下面具體分析一下它的工作過(guò)程。

1 初始狀態(tài)?！稗D(zhuǎn)子”豎直向下，兩根“電刷”都?jí)涸阢U筆上，此時(shí)線圈里沒(méi)有電流通過(guò)，因此“轉(zhuǎn)子”不動(dòng)。

2 逆時(shí)針撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，此時(shí)2根“電刷”同時(shí)壓在鋁箔上。因?yàn)殇X箔是導(dǎo)電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過(guò)，產(chǎn)生磁場(chǎng)。我們假設(shè)電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉(zhuǎn)子”就會(huì)在磁力的作用下繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

3“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)過(guò)1/4圓周后，“電刷”離開(kāi)鋁箔，電路斷開(kāi)。

4 “轉(zhuǎn)子”在慣性的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 另外一塊磁鐵到達(dá)最底端的時(shí)候，“電刷”開(kāi)始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)，排斥“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。循環(huán)往復(fù)，“轉(zhuǎn)子”持續(xù)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

在剛才描述的初始狀態(tài)里，假設(shè)電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極也會(huì)隨著改變，它就會(huì)變成吸引小磁鐵，那么電動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)也會(huì)發(fā)生改變。

順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)……結(jié)論就是：改變電源的極性，這個(gè)“轉(zhuǎn)子”的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也隨之發(fā)生改變。

詳細(xì)分析工作過(guò)程后會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的電流是時(shí)斷時(shí)續(xù)的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱(chēng)作“直流脈沖電動(dòng)機(jī)模型”。它的另外一個(gè)亮點(diǎn)是，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鉛筆尖與銅皮上的凹坑相接觸，摩擦阻力非常小。鉛筆芯的主要成分是石墨，而石墨又是很好的潤(rùn)滑劑，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的石墨粉末會(huì)不斷提供潤(rùn)滑效果，因此它又可以叫做“自潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)模型”。

中學(xué)物理課程中直流電動(dòng)機(jī)原理是一個(gè)很重要的內(nèi)容，直流電動(dòng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)換的電力機(jī)械，常用于對(duì)啟動(dòng)和調(diào)速有較高要求的場(chǎng)所，如城市電車(chē)、地鐵列車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)。

直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的直流電動(dòng)機(jī)模型來(lái)了解直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。

直流電動(dòng)機(jī)模型用2節(jié)5號(hào)干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過(guò)一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進(jìn)銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，模擬電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子正下方有一個(gè)漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個(gè)電磁鐵。

準(zhǔn)備材料：

制作直流電動(dòng)機(jī)模型需要木板、銅皮支架、2塊小磁鐵、半根鉛筆、一卷漆包線、螺絲釘、塑料管（繞線圈用）、2節(jié)5號(hào)干電池、焊接了鱷魚(yú)夾的5號(hào)電池盒、泡沫塑料、鋁箔膠帶。

制作步驟：

1 把鉛筆的兩端削尖，放在木板的正中。用螺絲釘把銅皮支架固定在鉛筆的兩端，電動(dòng)機(jī)模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉(zhuǎn)子”部分。鉛筆穿過(guò)泡沫塑料，一端露出的長(zhǎng)度大約是另一端的2倍。用雙面膠在泡沫兩端各粘一塊小磁鐵，注意它們上表面的極性相同。

3 這一步是制作這個(gè)電動(dòng)機(jī)模型最關(guān)鍵的步驟，也是它能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的秘密所在。用小刀切下4毫米寬的一條鋁箔膠帶，把鋁箔貼在鉛筆上。

如圖，把“轉(zhuǎn)子”平放，通過(guò)泡沫正中沿鉛筆畫(huà)一條線，然后通過(guò)磁鐵正下方再畫(huà)一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個(gè)圓周。

4 把鉛筆翻過(guò)來(lái)，在軸對(duì)稱(chēng)位置貼另外一條鋁箔，至此“轉(zhuǎn)子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說(shuō)電動(dòng)機(jī)模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長(zhǎng)的一段漆包線，兩端的絕緣漆各用小刀刮掉2厘米，露出里面光亮的銅線。

6 把漆包線在塑料管上繞60圈左右，制成電磁鐵線圈。兩端各留出10厘米長(zhǎng)的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉(zhuǎn)子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉(zhuǎn)子”正下方，線圈一端的線頭用螺絲釘固定在木板上。

8 把剛才單獨(dú)制作的那根“電刷”并排用螺絲釘固定住，線圈末端和“電刷”的一端都?jí)涸阢U筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉(zhuǎn)子”正下方。

9 電池盒裝上2節(jié)5號(hào)干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時(shí)用手撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，就能看到“轉(zhuǎn)子”飛快地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，自制的直流電動(dòng)機(jī)模型就完成了！

工作原理：

直流電動(dòng)機(jī)模型運(yùn)用了電磁鐵和磁極相互作用的原理，下面具體分析一下它的工作過(guò)程。

1 初始狀態(tài)。“轉(zhuǎn)子”豎直向下，兩根“電刷”都?jí)涸阢U筆上，此時(shí)線圈里沒(méi)有電流通過(guò)，因此“轉(zhuǎn)子”不動(dòng)。

2 逆時(shí)針撥動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，此時(shí)2根“電刷”同時(shí)壓在鋁箔上。因?yàn)殇X箔是導(dǎo)電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過(guò)，產(chǎn)生磁場(chǎng)。我們假設(shè)電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉(zhuǎn)子”就會(huì)在磁力的作用下繼續(xù)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

3“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)過(guò)1/4圓周后，“電刷”離開(kāi)鋁箔，電路斷開(kāi)。

4 “轉(zhuǎn)子”在慣性的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

5 另外一塊磁鐵到達(dá)最底端的時(shí)候，“電刷”開(kāi)始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產(chǎn)生磁場(chǎng)，排斥“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。循環(huán)往復(fù)，“轉(zhuǎn)子”持續(xù)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

在剛才描述的初始狀態(tài)里，假設(shè)電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁極也會(huì)隨著改變，它就會(huì)變成吸引小磁鐵，那么電動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)也會(huì)發(fā)生改變。

順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)“轉(zhuǎn)子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，吸引小磁鐵向下運(yùn)動(dòng)，“轉(zhuǎn)子”繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)……結(jié)論就是：改變電源的極性，這個(gè)“轉(zhuǎn)子”的轉(zhuǎn)動(dòng)方向也隨之發(fā)生改變。

詳細(xì)分析工作過(guò)程后會(huì)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)電動(dòng)機(jī)的電流是時(shí)斷時(shí)續(xù)的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱(chēng)作“直流脈沖電動(dòng)機(jī)模型”。它的另外一個(gè)亮點(diǎn)是，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)鉛筆尖與銅皮上的凹坑相接觸，摩擦阻力非常小。鉛筆芯的主要成分是石墨，而石墨又是很好的潤(rùn)滑劑，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中摩擦產(chǎn)生的石墨粉末會(huì)不斷提供潤(rùn)滑效果，因此它又可以叫做“自潤(rùn)滑電動(dòng)機(jī)模型”。