东北师范大学物理学院
电磁学设计性实验论文
题 目：可变速电动机模型制作
姓 名：马晓文
指导教师：陈艳伟
专 业：物理学
年 级：10级三班
学 号：1224410037
日 期：2012年6月
可变速电动机模型制作
摘要
电动机是根据电流在磁场中受到安培力的原理制作而成的，主要由两部分组成，能够转动的线圈(转子)和固定不动的磁铁（定子），工作时，转子再定子中飞快的转动。以此把电能转换为机械能。应用于电风扇、洗衣机等各种家用电器以及各种电动玩具中。由于通电导线在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向都有关，这导致线圈不能连续转动，实际的直流电动机是通过换向器来实现连续转动的。本直走主要研究在没有换向器的前提下如何制作电动机。
关键词：电动机 模型 连续转动 没有换向器
引言
工作背景：在实验室没有换向器的条件下使电动机的线圈转起来，目前的电动
机都是通过换向器来实现连续转动，而换向器一般是很昂贵的，对于像电子玩具这样小型的产品可以采用这种方法，这样便可以节约成本。 实验目的：不用换向器来制作简易电动机模型
实验仪器：漆包铜线一砸（直径约1mm）、长30cm漆包铜线（直径约4mm）、强
磁铁一块、长30cm的铁丝（直径约2mm）、电池盒、5号干电池两节、带有虎钳夹的导线、泡沫板、2.5v的小灯泡、小刀、钳子
实验原理：
电动机是根据通电导线在磁场受到安培力的作用使线圈转动，从而把电能转换为
机械能，如图，线圈所受的安培力向上，线圈未转到中央时，受到的力使线圈顺时针转动，当线圈越过平衡位置时，线圈所受的安培力向上，力使线圈逆时针转动，阻碍原来的转动方向，所以线圈不能连续动，
通常使用换向器，
改变电流方向来实现线圈的连续转动。
对于直流电动机如果没有换向器，线圈不能连续转动，本模型的巧妙之处在
于通过对转轴上
漆包线的处理达到换向作用，线圈伸出的两接触端一端将漆包线全部刮掉，另一端将一侧的刮掉。在线圈转动的正半周电流导通，线圈在磁场中受到安培力的作用，在推动作用下转动，转到负半周之后，由于一个转轴一半是绝缘的，于是线圈中没有电流，不受相反方向的安培力，而通过惯性作用转到正半周，重新受到安培力的作用继续转动，从而达到连续转动的目的。如果将变阻器串联接入电路，通过改变电阻来改变线圈中的电流，从而改变线圈在磁场中所受的安培力来达到变速的目的，制作出变速电动机。如果将小灯泡串联接入电路，在线圈转动过程中由于一面导通，一面不导通，小灯泡会有亮灭变化从而做成闪灯。做成多功能电动机。
实验步骤：（1）制作线圈，找一个直径约2cm的圆桶，将铜线缠到上面20圈
左右，要均匀，两端留出5cm，在对称的两边缠上几圈使线圈稳定，用小刀将一端的漆全部刮掉，另一边的挂掉一侧。
（2）制作支架，将粗的铜线剪短成两截，分别在一侧做成环状来支撑 线圈，用小刀将接触处的漆刮掉使电路导通，再将下端要接导线的地方的漆
刮掉，最后将其插入泡沫，并使其间距为3cm左右。注意使两支架等高使支架能稳定地支撑线圈。
(3)连接电路，如图，将支架、铁丝电阻、小灯泡、电池盒连成闭合
回路，虎钳夹与铁丝接触将强磁铁用双面胶粘到两支架中间，将线圈放到支架上，闭合开关，轻轻用手转动线圈，线圈即可飞快的转动起来，改变虎钳夹在铁丝上的位置，会看到线圈的转速发生改变，接入电路部分的铁丝越长转速越慢，越短越快，同时会观察到小灯泡闪耀。闭合开关后线圈停止转动。
发现的问题：线圈要缠的均匀，左右要对称，否则安培力带动不起来。 两支架间的距离要足够近，否则支撑不住线圈。
磁铁磁性要足够强
经验教训：设计实验要自己动手，没有相应的器材要自己想办法，改变思路或
找其他物品代替，例如我在实验中遇到了这样的问题，铜丝有点细，支架支撑不住，但实验室又没有粗一点的铜丝，所以就想了这样一个办法，让支架间的距离足够近，这样就能够支撑。特别是将生活中的废旧品应用于其中，这样既可以节约材料又做到了环保。还有就是不要用现成的东西，每一步都要独立完成。
实验中要注意安全，接触强磁铁时要将手机、手表等放在一旁，以免损坏。 应用价值：（1）此模型简单，对器材要求低，制作过程也简单，可实际操作性
强。可用于中学物理电磁章演示教学，增强学生们学习物理的兴趣。
（2）可应用于小型的电子设备。例如儿童的电子玩具、小风扇等，
在制作中如果将小灯泡换成色彩鲜艳的灯会大大吸引儿童们的兴趣，，并且可以调速，由于此模型的优点是不用换向器，大大降低了成本，在市场上会占优势。
(3)此闪灯还可以用于制作警车上的闪灯，优点是成本低。
参考文献：义务教育课程标准实验教科书 物理 八年级 下
人民教育出版社
东北师范大学物理学院
电磁学设计性实验论文
题 目：可变速电动机模型制作
姓 名：马晓文
指导教师：陈艳伟
专 业：物理学
年 级：10级三班
学 号：1224410037
日 期：2012年6月
可变速电动机模型制作
摘要
电动机是根据电流在磁场中受到安培力的原理制作而成的，主要由两部分组成，能够转动的线圈(转子)和固定不动的磁铁（定子），工作时，转子再定子中飞快的转动。以此把电能转换为机械能。应用于电风扇、洗衣机等各种家用电器以及各种电动玩具中。由于通电导线在磁场中的受力方向与电流的方向和磁场的方向都有关，这导致线圈不能连续转动，实际的直流电动机是通过换向器来实现连续转动的。本直走主要研究在没有换向器的前提下如何制作电动机。
关键词：电动机 模型 连续转动 没有换向器
引言
工作背景：在实验室没有换向器的条件下使电动机的线圈转起来，目前的电动
机都是通过换向器来实现连续转动，而换向器一般是很昂贵的，对于像电子玩具这样小型的产品可以采用这种方法，这样便可以节约成本。 实验目的：不用换向器来制作简易电动机模型
实验仪器：漆包铜线一砸（直径约1mm）、长30cm漆包铜线（直径约4mm）、强
磁铁一块、长30cm的铁丝（直径约2mm）、电池盒、5号干电池两节、带有虎钳夹的导线、泡沫板、2.5v的小灯泡、小刀、钳子
实验原理：
电动机是根据通电导线在磁场受到安培力的作用使线圈转动，从而把电能转换为
机械能，如图，线圈所受的安培力向上，线圈未转到中央时，受到的力使线圈顺时针转动，当线圈越过平衡位置时，线圈所受的安培力向上，力使线圈逆时针转动，阻碍原来的转动方向，所以线圈不能连续动，
通常使用换向器，
改变电流方向来实现线圈的连续转动。
对于直流电动机如果没有换向器，线圈不能连续转动，本模型的巧妙之处在
于通过对转轴上
漆包线的处理达到换向作用，线圈伸出的两接触端一端将漆包线全部刮掉，另一端将一侧的刮掉。在线圈转动的正半周电流导通，线圈在磁场中受到安培力的作用，在推动作用下转动，转到负半周之后，由于一个转轴一半是绝缘的，于是线圈中没有电流，不受相反方向的安培力，而通过惯性作用转到正半周，重新受到安培力的作用继续转动，从而达到连续转动的目的。如果将变阻器串联接入电路，通过改变电阻来改变线圈中的电流，从而改变线圈在磁场中所受的安培力来达到变速的目的，制作出变速电动机。如果将小灯泡串联接入电路，在线圈转动过程中由于一面导通，一面不导通，小灯泡会有亮灭变化从而做成闪灯。做成多功能电动机。
实验步骤：（1）制作线圈，找一个直径约2cm的圆桶，将铜线缠到上面20圈
左右，要均匀，两端留出5cm，在对称的两边缠上几圈使线圈稳定，用小刀将一端的漆全部刮掉，另一边的挂掉一侧。
（2）制作支架，将粗的铜线剪短成两截，分别在一侧做成环状来支撑 线圈，用小刀将接触处的漆刮掉使电路导通，再将下端要接导线的地方的漆
刮掉，最后将其插入泡沫，并使其间距为3cm左右。注意使两支架等高使支架能稳定地支撑线圈。
(3)连接电路，如图，将支架、铁丝电阻、小灯泡、电池盒连成闭合
回路，虎钳夹与铁丝接触将强磁铁用双面胶粘到两支架中间，将线圈放到支架上，闭合开关，轻轻用手转动线圈，线圈即可飞快的转动起来，改变虎钳夹在铁丝上的位置，会看到线圈的转速发生改变，接入电路部分的铁丝越长转速越慢，越短越快，同时会观察到小灯泡闪耀。闭合开关后线圈停止转动。
发现的问题：线圈要缠的均匀，左右要对称，否则安培力带动不起来。 两支架间的距离要足够近，否则支撑不住线圈。
磁铁磁性要足够强
经验教训：设计实验要自己动手，没有相应的器材要自己想办法，改变思路或
找其他物品代替，例如我在实验中遇到了这样的问题，铜丝有点细，支架支撑不住，但实验室又没有粗一点的铜丝，所以就想了这样一个办法，让支架间的距离足够近，这样就能够支撑。特别是将生活中的废旧品应用于其中，这样既可以节约材料又做到了环保。还有就是不要用现成的东西，每一步都要独立完成。
实验中要注意安全，接触强磁铁时要将手机、手表等放在一旁，以免损坏。 应用价值：（1）此模型简单，对器材要求低，制作过程也简单，可实际操作性
强。可用于中学物理电磁章演示教学，增强学生们学习物理的兴趣。
（2）可应用于小型的电子设备。例如儿童的电子玩具、小风扇等，
在制作中如果将小灯泡换成色彩鲜艳的灯会大大吸引儿童们的兴趣，，并且可以调速，由于此模型的优点是不用换向器，大大降低了成本，在市场上会占优势。
(3)此闪灯还可以用于制作警车上的闪灯，优点是成本低。
参考文献：义务教育课程标准实验教科书 物理 八年级 下
人民教育出版社