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现在机械的心脏:用一枚电动机就可以发动地球不断前进
发布者:admin发布时间:2020-04-10 10:28:17

motor,学名又为电机。提到电机,应该是生活里经常使用的工具了,大到飞机坦克,小到微型机器人,身体里都离不开电机的部分,我们在生活里很多地方都见过电机,它也是我们现代机械的心脏。

举一种在机械里经常用到的减速电机,它是由电机和减速齿轮组合而成的。它可以起到降低转速,增大转矩的作用,让机械工作起来更有力量。而作为其核心部位的电机起到了控制速度和方向的作用,这样的减速电机在我们很多机器人的设计里有广泛的应用。

那么,电动机为什么自己就可以转动呢?如果你手边有一个普通的小电机,我们不妨可以做个研究,去找一把螺丝刀打开看一下它内部的结构秘密,你会发现它由外壳,磁铁,转轴,线圈,电刷这么几部分组成,通过电刷连接电源,电动机自然而然就可以转动了。这个运动自然要和磁铁与线圈密不可分,对于电磁学的研究,很早以前的科学家们就开始不断去实验设计,最后经过努力终于明白了这一切的原因。

我们不得不介绍一位奥斯特的伟大科学家,这个故事也是他发现电磁现象的经典故事:1820年4月,在一次讲演快结束的时候,奥斯特抱着试试看的心情又作了一次实验。他把一条非常细的铂导线放在一根用玻璃罩罩着的小磁针上方,接通电源的瞬间,发现磁针跳动了一下。这一跳,使有心的奥斯特喜出望外,竟激动得在讲台上摔了一跤。但是因为偏转角度很小,而且不很规则,这一跳并没有引起听众注意。以后,奥斯特花了三个月,作了许多次实验,发现磁针在有电流的闭合电路周围都会偏转。在导线的上方和导线的下方,磁针偏转方向相反。在导体和磁针之间放置非磁性物质,比如木头、玻璃、水、松香等,不会影响磁针的偏转。1820年7月21日,奥斯特写成《论磁针的电流撞击实验》的论文,正式向学术界宣告发现了电流磁效应。

如果说奥斯特的电流磁效应打开了电磁学大门后,那么法拉第就是这所学校最优秀的毕业学生了。1821年法拉第完成了第一项重大的电发明。在这两年之前,奥斯特已发现如果电路中有电流通过,它附近的普通罗盘的磁针就会发生偏移。法拉第从中得到启发,认为假如磁铁固定,线圈就可能会运动。

根据这种设想,他成功地发明了一种简单的装置。在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上法拉第发明的是第一台电动机,是第一台使用电流将物体运动的装置。虽然装置简陋,但它却是今天世界上使用的所有电动机的祖先。这是一项重大的突破。只是最初它的实际用途还非常有限,因为当时除了用简陋的电池以外别无其它方法发电。

而法拉第和牛顿,爱迪生一样,出身贫寒,但却成为了伟大的发明家。迈克尔·法拉第 (Michael Faraday,1791年9月22日~1867年8月25日)英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭,仅上过小学。1831年,他作出了关于电力场的关键性突破,永远改变了人类文明。

迈克尔·法拉第是英国著名化学家戴维的学生和助手,他的发现奠定了电磁学的基础,是麦克斯韦的先导。1831年10月17日,法拉第首次发现电磁感应现象,并进而得到产生交流电的方法。1831年10月28日法拉第发明了圆盘发电机,是人类创造出的第一个发电机。

有了以上俩位伟大的科学家,我们后来就把他们的理论总结成我们经典的电磁感应定律,在我们后来的高中物理学就学到了这样的知识,可以简单回忆一下,大家还记得在电动机实验里,那我们该如何判断导线运动过程的受力方向呢?不得不介绍一下我们高中学过的左手定则:伸开左手,使拇指与其它四指垂直且在一个平面内,让磁感线从手心穿入,四指指向电流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即导体受力方向)。

伟大的知识不断在实践里产生,我们不仅要明白电动机的历史与研究意义,更要继续努力设计更高科技的物品,为我们人类的生活添砖加瓦!