自制簡易電動機

摘 要：在物理學習過程中，對物理現象和實驗的感性認識很重要，一個好的實驗對物理的學習有很大的幫助。為了提高教學質量，促進學生動手能力，可利用日常用品制作“簡易電動機”。設計和制作簡易電動機的過程旨在幫助學生認識和理解電動機的原理，即電動機主要依靠通電導線在磁場中受到安培力而旋轉。該儀器具有取材容易、制作簡單、效果明顯的優點。

關鍵詞：簡易電動機；磁鐵；高能電池；線圈；安培力；旋轉

電動機在我們生活中的應用非常廣泛，如洗衣機、吸油煙機、榨汁機刀片的旋轉、吹風機的風扇、電動牙刷、手機震動等都是利用電動機工作的，隨著技術的進步，電動機產品還會在很多方面給我們的生活帶來方便與樂趣。

電動機原理：當線圈通電后，根據安培定則，線圈兩邊分別受到大小相等、方向相反的安培力作用，于是線圈就會繞轉軸轉動。當線圈轉過中性面后，通過換向器，線圈中的電流會反過來，這樣就可以確保線圈繼續沿同方向轉動了（參看人教版高二物理選修2-1圖4.1-1）。我們生活用具上所使用的電動機，結構看上去比較復雜，其實我們也可以把電動機做得很簡單，下面是筆者利用日常用品自制的幾種簡易電動機，來幫助學生認識和理解電動機的工作原理，該儀器具有取材容易、制作簡單、效果明顯的優點。

一、鐵釘旋轉的電動機

實驗器材：一節5號高能電池、一個鐵釘、一塊圓形磁鐵、一根軟導線、一個曲別針。

裝置制作：磁鐵吸在鐵釘的尾端，然后把鐵釘的尖端吸在電池上，再把軟導線的一端接到電池的另一極，另一端輕輕與磁鐵觸碰，則由鐵釘與磁鐵組成的轉子就旋轉起來（圖一），磁鐵下端吸的曲別針，是為了方便觀察磁鐵轉動。

二、銅絲線圈旋轉的電動機

實驗器材：一節5號高能電池、兩塊圓形磁鐵、一個螺母、一根銅絲。

裝置制作：將磁鐵放在最下面，上面放一節5號高能電池，正極向下，電池負極上放一個螺母，將細銅絲完成圓圈，調整銅絲線圈的形狀，讓它的上端向內的“尖”限制在螺母內，則線圈旋轉起來，改變磁鐵和電池的方向，線圈的旋轉方向發生改變。

原理解釋：這兩種形式的電機原理是一樣的，以第二種為例進行解釋，圖四中磁鐵的磁場如圖實線所示，線圈中電流方向如虛線箭頭所示，線圈受到安培力，由左手定則可以判斷，左側受到安培力垂直紙面向外，右側受到安培力垂直紙面向里，因此線圈旋轉起來。

改變磁場方向或電流方向，線圈旋轉方向也會改變。

三、帶有轉軸的多匝線圈旋轉的電動機

實驗器材：一節電池、一個圓形磁鐵、漆包線、兩個別針扣。

裝置制作：將兩個別針扣當作支架，線圈由一根將漆包線繞制而成，漆包線的兩端從線圈一組對邊的中間位置引出，作為線圈的轉軸，將線圈架在兩個支架上，把線圈左軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右軸下側的絕緣漆刮掉，然后把兩個支架分別接在電池的正負極，可看到線圈轉動起來（圖三）。

思考：為了使線圈連續轉動，還可以怎樣刮掉左右轉軸的漆包線？能不能將左右轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉呢？

原理解釋：當左轉軸上下兩側的絕緣漆都刮掉，右轉軸下側的絕緣漆刮掉，通電后根據左手定則可知，如（圖五）下邊受到安培力方向垂直紙面向外，線圈開始轉動，在前半個周期轉動過程中，線圈中有電流，安培力做正功，后半個周期電路中沒有電流，安培力不做功，由于慣性線圈能夠連續。

注意事項：

如果電動機不工作：

1.使用新的高能電池。

2.用干凈軟布擦拭鐵釘和磁鐵，保證電路接通。

警告：嚴謹使用充電電池或其他電源；原理磁卡等電子設備。

參考文獻：

[1]吳金香.自制電磁擺[J].物理教學探討，2016（10）：53-55.

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[3]程波，自制丁達爾效應實驗儀[J].實驗教學與儀器，2018（1）：54.

編輯 魯翠紅