多用交直流電機

該機外形如圖20．8－5所示，可以演示直流電動機及交、直流發電機的工作原理，可見度大，效果明顯。

【製作方法】

1．底板的製作：

用厚15毫米的木板，按圖20．8－6所示的尺寸製作，做好後，在底板的中心豎直釘一根長155毫米的自行車輻條，使其外露140毫米，並將其上端用銼銼尖。

2．鐵支架的製作：

按圖20．8－7所示的尺寸，用長190毫米，寬25毫米，厚1．5毫米的鐵片製作兩個鐵支架，並在支架的水平部分鋸一條長60毫米，寬3毫米的長方形槽口。參照圖中木螺釘的位置，將兩個鐵支架固定在圖20．8－6中所示的位置，木螺釘不要擰得太緊，以便使鐵支架能在水平底板上左右移動來調節兩支架間的距離。

3．線圈的繞制：

在一塊較大的木板上畫一個125毫米×95毫米的矩形，將4個截去針帽的長鐵釘釘在矩形的四個角上，作為線模。用直徑0．4毫米的漆包線線上模上繞60匝，製成矩形線圈。取一根長140毫米，外徑約6毫米（內徑約3毫米）的玻璃管和一個長5毫米，直徑3毫米的銅螺釘，在銅螺釘上繞一層棉線，塗上少量的502膠，緊塞在玻璃管的一端。將矩形線圈兩條短邊的漆包線平均分開，將玻璃管夾在漆包線中間，然後用棉線將矩形線圈的兩個短邊紮緊，使玻璃管固定於矩形線圈的軸線位置，並使管的開口一端露線上圈外。用同樣的方法再繞一個矩形線圈。

用厚0．5毫米左右的銅片按圖20．8－8所示的尺寸，做成直徑為25毫米的換向器和集流環。參照圖20．8－5用棉線或細的白布帶，分別把換向器的兩個半銅環和集流環的兩個銅環綁紮在兩個矩形線圈的一條短邊上，兩半環應與玻璃管的軸線對稱，兩半環間的兩條縫隙所在的平面應跟線圈平面垂直，兩個集流環間的距離為3毫米左右，其圓心應在矩形線圈的軸線上。將一個線圈的兩個引出端分別焊在換向器的兩個半環上（供作直流電機實驗），將另一個線圈的兩端分別焊在兩個集流環上（供做交流發電機實驗）。注意：換向器和集流環與線圈導線間要絕緣。

4．長方體形磁鐵的製作：

用寬20毫米，厚10毫米的木條做框，用三合板或鐵片做底，按圖20．8－9所示的尺寸，做兩個木盒。將四塊同樣規格的廢動圈式喇叭的環形磁鐵分別嵌入木盒內，要求其中一盒內的兩塊磁鐵的N極都在上方，另一盒的兩塊磁鐵的S極都在上方，用木條或油灰把磁鐵在盒中塞緊。取兩塊長160毫米，寬90毫米的五合板，在板的中間各挖一條長160毫米，寬2．6毫米，深2毫米的槽，將槽口向下釘在木盒上，將磁鐵封閉在木盆中製成長方體形的磁鐵，將每塊長方體形磁鐵的N、S極分別塗上紅色和藍色，並用白油漆標上“N”，“S”字樣。

5．電刷的製作：

用兩塊較薄的磷銅片按圖20．8－10所示的尺寸製作。按圖20．8－5所示的位置，用穿上銅墊的木螺釘把電刷固定在豎直底板上、並且在電刷的上方安裝兩個接線柱，用直徑為1毫米的銅導線把接線往與電刷連線好。固定電刷時要注意，木螺釘不能擰得太緊，以便使電刷能夠轉動；而且要使電刷與其下面的銅導線接觸良好。

6．整體組裝：

（1）將兩塊長方體形的磁鐵的槽口對準鐵支架插入鐵支架上，使兩磁鐵異名磁極相對。

（2）把帶有換向器的矩形線圈的玻璃管套在底板上的車輻條上作為轉軸，調節電刷的位置，使兩電刷分別跟兩個銅半環接觸，要保證接觸良好，鬆緊合適，以便使矩形線圈能靈活轉動。

【使用方法】

1．演示通電線圈在磁場中的轉動

把電刷轉向一邊，使其離開換向器，用帶夾子的細導線把換向器的兩個半銅環與6伏直流電源相接，通電矩形線圈在磁場中轉動。並在與磁力線垂直的平面附近繞轉軸來回擺動。最後在與磁力線垂直的平面內停下來，而不能持續轉動。改變線圈中電流的方向或磁場方向，矩形線圈的轉動方向也改變。

2．演示直流電動機的工作原理

轉動電刷，使兩個電刷分別與換向器的兩個半銅環接觸，用導線把接線柱跟直流電源連通，矩形線圈連續轉動。若把變阻器串聯在電路中，移動變阻器滑片，改變線圈中的電流強度，線圈的轉速改變。改變磁鐵間的距離，磁鐵間的磁場強度發生改變，線圈的轉速也發生改變。將兩塊磁鐵拔下，調換磁鐵的磁極，線圈的轉動方向發生改變。

3．演示直流發電機的工作原理

去掉電源，將直流電動機與靈敏電流計串聯，轉動矩形線圈，靈敏電流計的指標向一個方向偏轉。

4．演示交流發電機的工作原理

將直流電機的轉子線圈取下換上交流發電機的轉子線圈，轉動電刷使兩個電刷與兩集流環接觸良好，轉動矩形線圈，靈敏電流計的指標左右擺動。

注：作直流電機使用肘，可洗用3－6伏的直流電源，演示磁場對通電線圈的作用時，用6伏直流電源。

本站提示：本自制教具可輔以“磁場”部分的物理實驗教學。

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選自：《初中物理自制教具》