直流電動機模型

王桂星

中學物理課程中直流電動機原理是一個很重要的內容，直流電動機是實現直流電能和機械能之間相互轉換的電力機械，常用于對啟動和調速有較高要求的場所，如城市電車、地鐵列車、電動自行車。

直流電動機應用載流導體在磁場中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過一個簡單的直流電動機模型來了解直流電動機的結構。

直流電動機模型用2節5號干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉動，模擬電動機的轉子。轉子正下方有一個漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個電磁鐵。

準備材料：

制作直流電動機模型需要木板、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5號干電池、焊接了鱷魚夾的5號電池盒、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，電動機模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉子”部分。鉛筆穿過泡沫塑料，一端露出的長度大約是另一端的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 這一步是制作這個電動機模型最關鍵的步驟，也是它能夠轉動的秘密所在。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“轉子”平放，通過泡沫正中沿鉛筆畫一條線，然后通過磁鐵正下方再畫一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個圓周。

4 把鉛筆翻過來，在軸對稱位置貼另外一條鋁箔，至此“轉子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說電動機模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長的一段漆包線，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厘米長的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉子”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”的一端都壓在鉛筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉子”正下方。

9 電池盒裝上2節5號干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時用手撥動“轉子”，就能看到“轉子”飛快地轉動起來，自制的直流電動機模型就完成了！

工作原理：

直流電動機模型運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程。

1 初始狀態。“轉子”豎直向下，兩根“電刷”都壓在鉛筆上，此時線圈里沒有電流通過，因此“轉子”不動。

2 逆時針撥動“轉子”，此時2根“電刷”同時壓在鋁箔上。因為鋁箔是導電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過，產生磁場。我們假設電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉子”就會在磁力的作用下繼續逆時針轉動。

3“轉子”轉過1/4圓周后，“電刷”離開鋁箔，電路斷開。

4 “轉子”在慣性的作用下繼續轉動。

5 另外一塊磁鐵到達最底端的時候，“電刷”開始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產生磁場，排斥“轉子”繼續轉動。循環往復，“轉子”持續旋轉起來。

在剛才描述的初始狀態里，假設電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產生磁場的磁極也會隨著改變，它就會變成吸引小磁鐵，那么電動機的初始狀態也會發生改變。

順時針轉動“轉子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產生磁場，吸引小磁鐵向下運動，“轉子”繼續順時針轉動……結論就是：改變電源的極性，這個“轉子”的轉動方向也隨之發生改變。

詳細分析工作過程后會發現，這個電動機的電流是時斷時續的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱作“直流脈沖電動機模型”。它的另外一個亮點是，轉動時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滑劑，轉動過程中摩擦產生的石墨粉末會不斷提供潤滑效果，因此它又可以叫做“自潤滑電動機模型”。

中學物理課程中直流電動機原理是一個很重要的內容，直流電動機是實現直流電能和機械能之間相互轉換的電力機械，常用于對啟動和調速有較高要求的場所，如城市電車、地鐵列車、電動自行車。

直流電動機應用載流導體在磁場中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過一個簡單的直流電動機模型來了解直流電動機的結構。

直流電動機模型用2節5號干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉動，模擬電動機的轉子。轉子正下方有一個漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個電磁鐵。

準備材料：

制作直流電動機模型需要木板、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5號干電池、焊接了鱷魚夾的5號電池盒、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，電動機模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉子”部分。鉛筆穿過泡沫塑料，一端露出的長度大約是另一端的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 這一步是制作這個電動機模型最關鍵的步驟，也是它能夠轉動的秘密所在。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“轉子”平放，通過泡沫正中沿鉛筆畫一條線，然后通過磁鐵正下方再畫一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個圓周。

4 把鉛筆翻過來，在軸對稱位置貼另外一條鋁箔，至此“轉子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說電動機模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長的一段漆包線，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厘米長的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉子”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”的一端都壓在鉛筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉子”正下方。

9 電池盒裝上2節5號干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時用手撥動“轉子”，就能看到“轉子”飛快地轉動起來，自制的直流電動機模型就完成了！

工作原理：

直流電動機模型運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程。

1 初始狀態。“轉子”豎直向下，兩根“電刷”都壓在鉛筆上，此時線圈里沒有電流通過，因此“轉子”不動。

2 逆時針撥動“轉子”，此時2根“電刷”同時壓在鋁箔上。因為鋁箔是導電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過，產生磁場。我們假設電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉子”就會在磁力的作用下繼續逆時針轉動。

3“轉子”轉過1/4圓周后，“電刷”離開鋁箔，電路斷開。

4 “轉子”在慣性的作用下繼續轉動。

5 另外一塊磁鐵到達最底端的時候，“電刷”開始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產生磁場，排斥“轉子”繼續轉動。循環往復，“轉子”持續旋轉起來。

在剛才描述的初始狀態里，假設電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產生磁場的磁極也會隨著改變，它就會變成吸引小磁鐵，那么電動機的初始狀態也會發生改變。

順時針轉動“轉子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產生磁場，吸引小磁鐵向下運動，“轉子”繼續順時針轉動……結論就是：改變電源的極性，這個“轉子”的轉動方向也隨之發生改變。

詳細分析工作過程后會發現，這個電動機的電流是時斷時續的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱作“直流脈沖電動機模型”。它的另外一個亮點是，轉動時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滑劑，轉動過程中摩擦產生的石墨粉末會不斷提供潤滑效果，因此它又可以叫做“自潤滑電動機模型”。

中學物理課程中直流電動機原理是一個很重要的內容，直流電動機是實現直流電能和機械能之間相互轉換的電力機械，常用于對啟動和調速有較高要求的場所，如城市電車、地鐵列車、電動自行車。

直流電動機應用載流導體在磁場中受到電磁力的作用這一原理制成，本期我們通過一個簡單的直流電動機模型來了解直流電動機的結構。

直流電動機模型用2節5號干電池做電源。將半根兩頭削尖的鉛筆穿過一塊泡沫塑料，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，兩端鉛筆尖剛好容納進銅皮支架上的小凹坑里，可以自由轉動，模擬電動機的轉子。轉子正下方有一個漆包線繞成的線圈，通電以后就成了一個電磁鐵。

準備材料：

制作直流電動機模型需要木板、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5號干電池、焊接了鱷魚夾的5號電池盒、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，電動機模型的支架部分就完成了。

2 制作“轉子”部分。鉛筆穿過泡沫塑料，一端露出的長度大約是另一端的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 這一步是制作這個電動機模型最關鍵的步驟，也是它能夠轉動的秘密所在。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“轉子”平放，通過泡沫正中沿鉛筆畫一條線，然后通過磁鐵正下方再畫一條線，鋁箔就貼在這兩條線之間，也就是覆蓋了鉛筆上小于1/4個圓周。

4 把鉛筆翻過來，在軸對稱位置貼另外一條鋁箔，至此“轉子”部分就全部制作完成了！

5 最后制作電磁鐵的部分，或者說電動機模型的“定子”部分。先制作“電刷”，用鉗子截取10厘米長的一段漆包線，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厘米長的線頭，末端的絕緣漆也都刮去2厘米。

7 把“轉子”放在支架上，電磁鐵線圈放在“轉子”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”的一端都壓在鉛筆上，“電刷”的另一端留在木板邊緣。電磁鐵線圈用雙面膠固定在“轉子”正下方。

9 電池盒裝上2節5號干電池，一端與電磁鐵的一端接通，另外一端與“電刷”的一端接通，此時用手撥動“轉子”，就能看到“轉子”飛快地轉動起來，自制的直流電動機模型就完成了！

工作原理：

直流電動機模型運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程。

1 初始狀態。“轉子”豎直向下，兩根“電刷”都壓在鉛筆上，此時線圈里沒有電流通過，因此“轉子”不動。

2 逆時針撥動“轉子”，此時2根“電刷”同時壓在鋁箔上。因為鋁箔是導電的，所以電路接通，電磁鐵中有電流通過，產生磁場。我們假設電磁鐵的磁極與小磁鐵相互排斥，于是“轉子”就會在磁力的作用下繼續逆時針轉動。

3“轉子”轉過1/4圓周后，“電刷”離開鋁箔，電路斷開。

4 “轉子”在慣性的作用下繼續轉動。

5 另外一塊磁鐵到達最底端的時候，“電刷”開始與鉛筆上粘的另一塊鋁箔接觸，線圈通電，產生磁場，排斥“轉子”繼續轉動。循環往復，“轉子”持續旋轉起來。

在剛才描述的初始狀態里，假設電磁鐵與小磁鐵是相互排斥的，如果改變輸入電流的方向，電磁鐵產生磁場的磁極也會隨著改變，它就會變成吸引小磁鐵，那么電動機的初始狀態也會發生改變。

順時針轉動“轉子”，“電刷”與鋁箔接觸，電磁鐵通電產生磁場，吸引小磁鐵向下運動，“轉子”繼續順時針轉動……結論就是：改變電源的極性，這個“轉子”的轉動方向也隨之發生改變。

詳細分析工作過程后會發現，這個電動機的電流是時斷時續的，也就是脈沖式的，因此也可以把它稱作“直流脈沖電動機模型”。它的另外一個亮點是，轉動時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滑劑，轉動過程中摩擦產生的石墨粉末會不斷提供潤滑效果，因此它又可以叫做“自潤滑電動機模型”。