自制简易电动机

摘 要：在物理学习过程中，对物理现象和实验的感性认识很重要，一个好的实验对物理的学习有很大的帮助。为了提高教学质量，促进学生动手能力，可利用日常用品制作“简易电动机”。设计和制作简易电动机的过程旨在帮助学生认识和理解电动机的原理，即电动机主要依靠通电导线在磁场中受到安培力而旋转。该仪器具有取材容易、制作简单、效果明显的优点。

关键词：简易电动机；磁铁；高能电池；线圈；安培力；旋转

电动机在我们生活中的应用非常广泛，如洗衣机、吸油烟机、榨汁机刀片的旋转、吹风机的风扇、电动牙刷、手机震动等都是利用电动机工作的，随着技术的进步，电动机产品还会在很多方面给我们的生活带来方便与乐趣。

电动机原理：当线圈通电后，根据安培定则，线圈两边分别受到大小相等、方向相反的安培力作用，于是线圈就会绕转轴转动。当线圈转过中性面后，通过换向器，线圈中的电流会反过来，这样就可以确保线圈继续沿同方向转动了（参看人教版高二物理选修2-1图4.1-1）。我们生活用具上所使用的电动机，结构看上去比较复杂，其实我们也可以把电动机做得很简单，下面是笔者利用日常用品自制的几种简易电动机，来帮助学生认识和理解电动机的工作原理，该仪器具有取材容易、制作简单、效果明显的优点。

一、铁钉旋转的电动机

实验器材：一节5号高能电池、一个铁钉、一块圆形磁铁、一根软导线、一个曲别针。

装置制作：磁铁吸在铁钉的尾端，然后把铁钉的尖端吸在电池上，再把软导线的一端接到电池的另一极，另一端轻轻与磁铁触碰，则由铁钉与磁铁组成的转子就旋转起来（图一），磁铁下端吸的曲别针，是为了方便观察磁铁转动。

二、铜丝线圈旋转的电动机

实验器材：一节5号高能电池、两块圆形磁铁、一个螺母、一根铜丝。

装置制作：将磁铁放在最下面，上面放一节5号高能电池，正极向下，电池负极上放一个螺母，将细铜丝完成圆圈，调整铜丝线圈的形状，让它的上端向内的“尖”限制在螺母内，则线圈旋转起来，改变磁铁和电池的方向，线圈的旋转方向发生改变。

原理解释：这两种形式的电机原理是一样的，以第二种为例进行解释，图四中磁铁的磁场如图实线所示，线圈中电流方向如虚线箭头所示，线圈受到安培力，由左手定则可以判断，左侧受到安培力垂直纸面向外，右侧受到安培力垂直纸面向里，因此线圈旋转起来。

改变磁场方向或电流方向，线圈旋转方向也会改变。

三、带有转轴的多匝线圈旋转的电动机

实验器材：一节电池、一个圆形磁铁、漆包线、两个别针扣。

装置制作：将两个别针扣当作支架，线圈由一根将漆包线绕制而成，漆包线的两端从线圈一组对边的中间位置引出，作为线圈的转轴，将线圈架在两个支架上，把线圈左轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右轴下侧的绝缘漆刮掉，然后把两个支架分别接在电池的正负极，可看到线圈转动起来（图三）。

思考：为了使线圈连续转动，还可以怎样刮掉左右转轴的漆包线？能不能将左右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉呢？

原理解释：当左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，通电后根据左手定则可知，如（图五）下边受到安培力方向垂直纸面向外，线圈开始转动，在前半个周期转动过程中，线圈中有电流，安培力做正功，后半个周期电路中没有电流，安培力不做功，由于惯性线圈能够连续。

注意事项：

如果电动机不工作：

1.使用新的高能电池。

2.用干净软布擦拭铁钉和磁铁，保证电路接通。

警告：嚴谨使用充电电池或其他电源；原理磁卡等电子设备。

参考文献：

[1]吴金香.自制电磁摆[J].物理教学探讨，2016（10）：53-55.

[2]秀倬.玩转物理：科学玩具的物理原理创新设计[J].江苏教育，2013，9（6）.

[3]程波，自制丁达尔效应实验仪[J].实验教学与仪器，2018（1）：54.

编辑 鲁翠红