五、直流电动机

从发现到发明 在上一节所示的现象里，我们看到电能可以转化成机械能．怎样才能实际利用上述现象呢？从发现磁场对电流的作用，到发明电动机，还有一段路要走．实际的电动机要能够持续地转动，而图 12—10 中的通电线圈却不能持续转动．怎么办？

图 12—11 表示图 12—10 中的通电线圈刚转过平衡位置时的受力情

况，对比图 12—11 的甲和乙可以知道：如果在线圈刚转过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，那么，由于受力方向改变，线圈就可以按原来的方向继续转动．这样，每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向， 线圈就可以不停地转动下去．怎样具体实现电流方向的改变呢？

■甲：未改变电流方向。乙：改变了电流方向。图 12—11 通电线圈刚转过平衡位置时的受力情况

换向器 图 12—12 是直流电动机的原理图．这种电动机用直流电源供电，所以叫直流电动机．线圈的两端各连一个铜制半环 E 和 F，它们彼此绝缘，并随线圈一起转动．A 和 B 是电刷，它们跟半环接触，使电源和线圈组成闭合电路．两个半环 E 和 F 叫做换向器．每当线圈刚转过平衡位置，换向器就能自动改变线圈中电流的方向．仔细研究图 12—12，就会了解这一点．

■甲：电流方向和力的方向如图所示，线圈顺时针转动．

乙：线圈转到平衡位置时，两电刷恰好接触两半环间绝缘部分：线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置分：线圈由于惯性继续转动，后，电流即改变方向．

转过平衡位置后，电流即改变方向。

■■■丙：ab 和 cd 中的电流方向与图甲丁：线圈又转到平衡位置， 换向器又自动改变电流方向．相反，受力方向也相反，线圈又自动改变电流方向。仍顺时针转动．

■图 12-12 直流电动机的原理

电动机的优点 实际的直流电动机，为了能够带动工作机平稳地运转，线圈有很多匝，而且嵌在圆柱形铁心上，组成转子；换向器也由许多铜片组成．转子安装在定子里，定子由机壳和磁极组成，而且用的是电磁铁（图 12—13）．

• 甲：转子乙：定子

图 12—13 直流电动机的构造

■图 12—14 电动机的广泛应用

跟热机比较，电动机有许多优点．电动机的开动和停止都比热机方便， 只要用开关把电路接通或切断就行．电动机的构造也比热机简单，制造便宜，占地较小．电动机的效率比热机高，而且对环境没有污染．

直流电动机广泛应用在电车、电力机车（参见彩图 9）以及龙门刨床、轧钢机、起重机等方面．除了直流电动机，还有交流电动机．交流电动机也广泛应用在工厂、农村和日常生活中．电风扇、洗衣机、电冰箱等电器中用的是交流电动机．农村水泵站中带动水泵的电动机，也是交流电动机．

练 习

1. 直流电动机是利用 在 里受力转动的原理制成的．它把 能转化为 能．

2. 换向器的作用是什么？