自制簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)

摘 要：在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，對(duì)物理現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)的感性認(rèn)識(shí)很重要，一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)對(duì)物理的學(xué)習(xí)有很大的幫助。為了提高教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力，可利用日常用品制作“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”。設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)的過(guò)程旨在幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解電動(dòng)機(jī)的原理，即電動(dòng)機(jī)主要依靠通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受到安培力而旋轉(zhuǎn)。該儀器具有取材容易、制作簡(jiǎn)單、效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)；磁鐵；高能電池；線(xiàn)圈；安培力；旋轉(zhuǎn)

電動(dòng)機(jī)在我們生活中的應(yīng)用非常廣泛，如洗衣機(jī)、吸油煙機(jī)、榨汁機(jī)刀片的旋轉(zhuǎn)、吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇、電動(dòng)牙刷、手機(jī)震動(dòng)等都是利用電動(dòng)機(jī)工作的，隨著技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品還會(huì)在很多方面給我們的生活帶來(lái)方便與樂(lè)趣。

電動(dòng)機(jī)原理：當(dāng)線(xiàn)圈通電后，根據(jù)安培定則，線(xiàn)圈兩邊分別受到大小相等、方向相反的安培力作用，于是線(xiàn)圈就會(huì)繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)中性面后，通過(guò)換向器，線(xiàn)圈中的電流會(huì)反過(guò)來(lái)，這樣就可以確保線(xiàn)圈繼續(xù)沿同方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)看上去比較復(fù)雜，其實(shí)我們也可以把電動(dòng)機(jī)做得很簡(jiǎn)單，下面是筆者利用日常用品自制的幾種簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，來(lái)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)和理解電動(dòng)機(jī)的工作原理，該儀器具有取材容易、制作簡(jiǎn)單、效果明顯的優(yōu)點(diǎn)。

一、鐵釘旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)

實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)5號(hào)高能電池、一個(gè)鐵釘、一塊圓形磁鐵、一根軟導(dǎo)線(xiàn)、一個(gè)曲別針。

裝置制作：磁鐵吸在鐵釘?shù)奈捕耍缓蟀谚F釘?shù)募舛宋陔姵厣?，再把軟?dǎo)線(xiàn)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(zhuǎn)子就旋轉(zhuǎn)起來(lái)（圖一），磁鐵下端吸的曲別針，是為了方便觀(guān)察磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)。

二、銅絲線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)

實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)5號(hào)高能電池、兩塊圓形磁鐵、一個(gè)螺母、一根銅絲。

裝置制作：將磁鐵放在最下面，上面放一節(jié)5號(hào)高能電池，正極向下，電池負(fù)極上放一個(gè)螺母，將細(xì)銅絲完成圓圈，調(diào)整銅絲線(xiàn)圈的形狀，讓它的上端向內(nèi)的“尖”限制在螺母內(nèi)，則線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)起來(lái)，改變磁鐵和電池的方向，線(xiàn)圈的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生改變。

原理解釋?zhuān)哼@兩種形式的電機(jī)原理是一樣的，以第二種為例進(jìn)行解釋?zhuān)瑘D四中磁鐵的磁場(chǎng)如圖實(shí)線(xiàn)所示，線(xiàn)圈中電流方向如虛線(xiàn)箭頭所示，線(xiàn)圈受到安培力，由左手定則可以判斷，左側(cè)受到安培力垂直紙面向外，右側(cè)受到安培力垂直紙面向里，因此線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

改變磁場(chǎng)方向或電流方向，線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)方向也會(huì)改變。

三、帶有轉(zhuǎn)軸的多匝線(xiàn)圈旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)

實(shí)驗(yàn)器材：一節(jié)電池、一個(gè)圓形磁鐵、漆包線(xiàn)、兩個(gè)別針扣。

裝置制作：將兩個(gè)別針扣當(dāng)作支架，線(xiàn)圈由一根將漆包線(xiàn)繞制而成，漆包線(xiàn)的兩端從線(xiàn)圈一組對(duì)邊的中間位置引出，作為線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)軸，將線(xiàn)圈架在兩個(gè)支架上，把線(xiàn)圈左軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，然后把兩個(gè)支架分別接在電池的正負(fù)極，可看到線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)（圖三）。

思考：為了使線(xiàn)圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，還可以怎樣刮掉左右轉(zhuǎn)軸的漆包線(xiàn)？能不能將左右轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉呢？

原理解釋?zhuān)寒?dāng)左轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)的絕緣漆都刮掉，右轉(zhuǎn)軸下側(cè)的絕緣漆刮掉，通電后根據(jù)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(xiàn)圈開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，在前半個(gè)周期轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，線(xiàn)圈中有電流，安培力做正功，后半個(gè)周期電路中沒(méi)有電流，安培力不做功，由于慣性線(xiàn)圈能夠連續(xù)。

注意事項(xiàng)：

如果電動(dòng)機(jī)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(yán)謹(jǐn)使用充電電池或其他電源；原理磁卡等電子設(shè)備。

參考文獻(xiàn)：

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編輯 魯翠紅