如何制作一個(gè)簡易的直流脈沖電動機(jī)模型？

這個(gè)小電動機(jī)模型的原理非常簡單，它利用了2個(gè)最基本的物理學(xué)原理：

1、通電線圈會產(chǎn)生磁性，變成電磁鐵；

2、相同磁極會互相排斥，異性磁極會互相吸引；

因此即使小學(xué)生也能很容易地理解它的工作原理，而且制作起來也不復(fù)雜，非常適合業(yè)余科技小制作活動。

直流脈沖電動機(jī)模型整個(gè)裝置如下圖：

最左邊是2節(jié)5號電池，作為直流電源。

木板上用螺絲釘固定了2個(gè)銅片做的支架，銅片上對應(yīng)地有2個(gè)小凹坑，兩端削尖的鉛筆做轉(zhuǎn)軸，2個(gè)鉛筆尖分別放在2個(gè)凹坑里，鉛筆可以自由轉(zhuǎn)動。鉛筆上穿了一塊塑料泡沫，泡沫兩端各粘了一塊小磁鐵，這是電動機(jī)的轉(zhuǎn)子。

轉(zhuǎn)子正下方是一個(gè)漆包線圈做成的電磁鐵，轉(zhuǎn)子通過電刷，控制電磁鐵的電流的通斷，讓它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候排斥（或吸引）轉(zhuǎn)子上的磁鐵，從而讓轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動。

原理簡介：

下面是它的原理圖：

鉛筆轉(zhuǎn)軸上貼有鋁箔，鋁箔是導(dǎo)體，所以當(dāng)2根銅絲做的電刷同時(shí)與鋁箔接觸時(shí)，電磁鐵的電路接通，電流方向如上圖紅色箭頭所示。

此時(shí)電磁鐵產(chǎn)生磁性，假設(shè)它與正上方的磁鐵磁性相同，它就會排斥磁鐵，讓轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動。

當(dāng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過90度角以后，電刷下面沒有鋁箔了，電路就斷開，轉(zhuǎn)子依靠慣性轉(zhuǎn)動，等上面那塊磁鐵轉(zhuǎn)下來，到達(dá)同樣位置的時(shí)候，又有一條鋁箔讓電路接通，它同樣被電磁鐵排斥，如此電動機(jī)就循環(huán)轉(zhuǎn)動起來。

因?yàn)殡姶盆F的電流是時(shí)斷時(shí)續(xù)的（脈沖式的），所以這個(gè)小電動機(jī)模型被叫做“脈沖電動機(jī)”。

套件包含的材料有：

漆包線、木板、磁鐵、塑料管（繞線圈用）、銅片支架、螺絲釘、泡沫塑料、鉛筆、鋁箔膠帶、焊接了鱷魚夾的5號二節(jié)電池盒，共10樣。

需要您自備的材料和工具：

2節(jié)5號干電池、十字口螺絲刀、剪刀、小刀、雙面膠帶、透明膠帶等。

制作步驟：

一、首先制作支架：

1、把鉛筆兩頭削尖，達(dá)到你平時(shí)寫字的程度就可以了；

2、把削好的鉛筆放在木板正中；

3、用螺絲刀和螺絲釘緊貼著鉛筆的兩端，把銅片支架固定緊；

二、再來制作轉(zhuǎn)子：

1、把鉛筆從泡沫的正中穿過，穿在鉛筆的1/3位置；

2、用雙面膠帶把一塊磁鐵粘在泡沫的一端正中位置；

3、泡沫另一端粘另外一塊磁鐵。注意兩塊磁鐵相對的面磁性相同，如下圖所示，N極都是N極，S極就都是S極?？梢杂玫诙K磁鐵與粘好的第一塊試一下，確定極性以后再粘牢；

4、小心地把鋁箔膠帶上的鋁箔揭開；

所謂鋁箔膠帶，與常見的不干膠是一樣的，只不過鋁箔很薄很脆弱，可以用刀尖小心地揭開，小心別弄破弄皺。

5、把轉(zhuǎn)子平放，鋁箔粘到鉛筆長的一端；

上圖那條藍(lán)色的細(xì)線是中心線，鋁箔邊緣要略微超過它。

6、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)鉛筆90度角，讓鋁箔在上面粘過1/4個(gè)圓周。然后用剪子把它剪斷；

注意鋁箔的邊緣也要略微超過中心線。

注意：在使用剪子剪斷鋁箔的時(shí)候，一定要防止它被磁鐵吸引。其實(shí)應(yīng)該先做加工鋁箔的步驟，再粘磁鐵的。教程里先把磁鐵粘上，是為了敘述方便。所以如果你看明白了教程的話，最好在制作轉(zhuǎn)子的最后一步再把磁鐵粘上去。

9、把粘上了鋁箔的轉(zhuǎn)子平放，用小刀切下1小條鋁箔，把切斷的鋁箔輕輕揭下來。鋁箔的邊緣略小于中心線，小0.5毫米就足夠了。

下圖是最終的樣子，鋁箔邊緣略小于中心線0.5毫米。

10、垂直面上的鋁箔也是這樣加工，這樣就得到一條覆蓋面積小于1/4圓周的鋁箔；

您也許覺得我教的方法有些復(fù)雜，不就是貼一小條鋁箔嗎？直接貼上去不就行了嗎？您試一試就會知道，直接貼一條鋁箔上去，往往不是很精確，所以貼大一些，再用小刀修剪是比較把握的方法。

11、重復(fù)步驟5~10，在轉(zhuǎn)軸（鉛筆）的另一面同樣粘一條鋁箔，這樣轉(zhuǎn)軸上就有了軸對稱的2條鋁箔；

到這里，轉(zhuǎn)子制作完成了。

三、制作電磁鐵線圈部分：

1、打開漆包線圈，截取10厘米長的一段。如果你家里沒有鉗子，用剪刀也能剪斷漆包線。因?yàn)樗^漆包線，就是表面有一層絕緣漆的細(xì)銅絲，很軟的；

2、用小刀把10厘米長的漆包線的兩端的絕緣漆，各刮掉2厘米左右；

刮掉絕緣漆之后，露出里面閃亮的銅絲，就能夠?qū)щ娏恕Ｉ厦?步我們制作的是電刷。

3、把剩下的漆包線在塑料管上繞線圈，大約能繞5、6十圈，兩端各留出15厘米長的線頭；

4、把線圈從塑料管上取下，線頭分別在線圈兩端纏繞固定，就剩下10厘米左右了，兩端的絕緣漆再分別用小刀刮掉2厘米左右；

到這里電刷和電磁鐵就制作完成了。

四、把各個(gè)部件組裝到一起：

1、把轉(zhuǎn)子兩端的鉛筆尖放進(jìn)支架上的凹坑，調(diào)節(jié)銅片的松緊度，要輕輕一碰轉(zhuǎn)子就能自己轉(zhuǎn)動很多圈，但又不會掉下來。如下圖：

因?yàn)殂U筆芯是石墨做的，而石墨是很好的潤滑劑，所以你可以讓轉(zhuǎn)子多轉(zhuǎn)動幾圈，一些鉛筆屑摩擦下來，會讓轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動得更順滑。

2、在木板的邊緣，對著鋁箔中線的位置，用螺絲刀擰一個(gè)螺絲釘，但不要擰緊；

3、電磁鐵線圈放在轉(zhuǎn)子正下方，一端的線頭在螺絲釘下繞一圈，留出5厘米長做電刷；

4、單獨(dú)的那根電刷也在螺絲釘下繞一圈，留出5厘米，然后擰緊螺絲釘，把這兩根線都固定?。?/p>

5、用雙面膠帶或透明膠帶把電磁鐵線圈固定在轉(zhuǎn)子正下方；

6、讓兩根電刷刮掉絕緣漆的部分都壓在鋁箔上；

轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，電刷要始終壓在轉(zhuǎn)軸上，而且要保持一定的壓力。有時(shí)候肉眼看起來它們接觸在一起了，但是實(shí)際上并不能導(dǎo)電，這時(shí)候要調(diào)節(jié)銅絲，讓它們以一定的壓力壓在上面。事實(shí)上這個(gè)電動機(jī)的主要阻力就來自這里。

7、在電池盒里裝上2節(jié)5號干電池，一個(gè)鱷魚夾夾住電磁鐵線圈的一頭，另一個(gè)夾住電刷的一頭，整個(gè)電動機(jī)模型就組裝完成了！

輕輕用手推動一下轉(zhuǎn)子，就能看到你親手制作的小電動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)起來！改變電源的方向，可以看到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向也隨著發(fā)生變化。

轉(zhuǎn)動過程詳細(xì)分析：

下面我們來詳細(xì)分析一下轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動過程。我們先假設(shè)電磁鐵線圈通電以后，與磁鐵相互吸引的情況。

1、初始狀態(tài)，1塊磁鐵在最下方，正對著電磁鐵；

注意上圖中鉛筆上紅色的中線。因?yàn)槲覀冮_始制作的時(shí)候，鋁箔是邊緣是略小于中線的，所以此時(shí)電刷并未與鋁箔接觸，此時(shí)電磁鐵線圈中沒有電流通過；

2、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動磁鐵，這時(shí)候2根電刷同時(shí)與鋁箔接觸，它們之間短路，電磁鐵中有電流通過。電磁鐵產(chǎn)生的磁力與磁鐵相互排斥，推動磁鐵向上，轉(zhuǎn)子開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動；

注意觀察上圖中的電流方向，電流從電源過來（紅色箭頭），經(jīng)過電刷、鋁箔、另外一根電刷（藍(lán)色箭頭），然后通過電磁鐵線圈，最后到達(dá)電源的負(fù)極。

3、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過90度之后，電刷離開鋁箔，電磁鐵不再排斥磁鐵，此時(shí)轉(zhuǎn)子開始依靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動；

4、轉(zhuǎn)子繼續(xù)依靠慣性轉(zhuǎn)動，下面的磁鐵開始轉(zhuǎn)到上邊來；

5、上面的磁鐵轉(zhuǎn)到正下方，達(dá)到步驟1里面的狀態(tài)；

于是電路再次導(dǎo)通，這塊磁鐵開始被電磁鐵排斥，轉(zhuǎn)子得到持續(xù)的動力，越轉(zhuǎn)越快。

改變電流方向，電磁鐵變成會吸引磁鐵。下圖是它們互相吸引時(shí)的初始狀態(tài)，此時(shí)轉(zhuǎn)子反向旋轉(zhuǎn)，具體情形請您自己分析。

這個(gè)電動機(jī)模型的缺陷：

電動機(jī)轉(zhuǎn)動一段時(shí)間以后，你會發(fā)現(xiàn)它的速度會明顯變慢。下圖中能在鋁箔上看到明顯的黑色壓痕。

因?yàn)殇X箔很軟，它與銅絲電刷摩擦?xí)a(chǎn)生黑色的粉末，影響導(dǎo)電性。把電刷換一個(gè)位置，電動機(jī)轉(zhuǎn)速會重新提高。整片鋁箔用舊之后，可以在上面再貼一張新的。如果有條件的話，把鋁箔換成銅皮，就不存在上述缺陷了。

我的小電動機(jī)為什么不工作：

1、檢查電池是否安裝正確，是否使用新的電池；

2、電刷與鋁箔接觸不足，增加電刷的壓力；

3、電刷壓力太大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子阻力太大；

4、電路連接的地方，是否有漆包線上的絕緣漆沒刮干凈；

友情提醒：

這個(gè)制作里粘接工作一般建議使用雙面膠，因?yàn)檫@樣方便修改?？墒请p面膠的強(qiáng)度不是很高，您也可以使用萬能膠、快干膠等，這樣就不會存在開膠的問題了。

短路警告：

這個(gè)電動機(jī)模型的電磁鐵線圈匝數(shù)較少，存在短路危險(xiǎn)，請不要使用干電池之外的任何其它電源！包括充電電池、直流電源等都不要使用，使用干電池則是安全的。