關於磁場的物理小實驗簡單自潤滑電動機的做法

2016-06-14 科學實驗

本設計是利用一支鉛筆把兩端削尖作為電動機的軸，這樣不僅有強度，而且能自動地供給軸承石墨潤滑，減少了額外摩擦。這個設計的亮點在於，採用鉛筆做電動機模型的軸。好處是：

1、鉛筆非常容易買到，而且很直；

2、鉛筆芯有石墨成分，而石墨是很好的潤滑劑，能夠讓軸順滑地轉動，所以稱作“自潤滑電動機”。

【製作方法】

1、轉子：取一支六面體的鉛筆，切下12釐米長一段，兩端削尖，在中間上、下方各鑽一孔，旋入兩枚圓頭螺釘，如圖20.5-2所示。用0.35毫米的漆包線在上面一個圓頭螺釘上繞三層線，再以同一方向在下面的圓頭螺釘上同樣繞三層線。

2、換向器：將轉子上引出的兩個線頭，留1.5釐米長，颳去線端的漆膜後，焊在兩片瓦形小銅片上，在轉子的左側1釐米處，將鉛筆別成長1.5釐米的一段圓柱。把兩塊瓦形小銅片互不接觸地固定在這段圓柱上。

3、軸承：剪兩塊窄鐵片，上端用鐵釘敲一個不穿過的小窩，下端彎成直角，可將鉛筆削尖的兩端頂在小窩中。將軸承固定在底板上，如圖20.5-3所示。

4、電刷、剪兩塊狹長的磷銅片固定在換向器的兩側，要求鬆緊合適。

5、電磁鐵：將兩枚鐵釘釘在底板上的兩個豎木條上，與轉子軸相平，兩頭距轉子兩端不超過2毫米，用0.35毫米漆包線在鐵釘上繞三層線圈，再在另一支鐵釘上以同一方向繞三層線圈，留有進出線頭。線路安裝如圖20.5-4所示。

【使用方法】

接通3伏電源，用手撥動轉子幫助起動，電動機轉子就迅速旋轉。這種電動機的原理與前面一中所述的二極轉子式電磁場直流電動機是完全一樣的，只是結構更簡單，適合學生的小製作。

使用的工具有：鉗子、螺絲刀、桌布刀、剪刀、釘子、電烙鐵等。

使用的材料有：0.5mm直徑漆包線2米、釹鐵硼磁片4片、0.5mm厚的銅皮1塊、兩頭削尖的鉛筆1根、長方形木板1塊、電池、電池盒、螺絲釘、雙面膠等。

用的磁片比1角硬幣略小，略厚。

首先把銅皮剪成大小相等的2條，在一端用釘子鑽孔，這個孔是給螺絲釘固定用的。

在銅皮的另一端，相同高度的位置用釘子打“窩”。

就是為了製作這樣一個支架，鉛筆兩頭的尖剛好嵌在兩個“窩”裡。

把一截塑料管中間鑽孔，鉛筆從中間穿過去。我用的是廢棄的水性筆筆管，喝珍珠奶茶的粗吸管更好。

在塑料管的兩端緊密地繞上漆包線，要求兩端繞線的方向一致，而且匝數基本相同。最後把線頭打結，防止散開。

目前電動機的軸和線圈繞組都有了，下面開始製作換向器。剪一條窄的銅皮，繞鉛筆一週，然後用鉗子夾緊。

把彎好的銅皮取下，用剪刀剪去多餘的部分，形成一個內徑為鉛筆直徑的銅環，再把這個銅環一分為二，成為換向器的2個部分。

用雙面膠把換向器粘在鉛筆的一頭，要求兩個半環的邊緣互不接觸（可以用鉗子分別把兩個半環夾掉一些，變成略小於半環），且縫隙與線圈的徑向垂直。

把線圈兩端的線頭剝去絕緣漆，分別焊接在2片換向器上。

如此電動機的轉子部分就全部完成了。把轉子安裝上支架，輕輕轉動。調節兩側銅皮對鉛筆的擠壓力，壓力越小轉子轉動的阻力越小。另外要多轉動幾圈，一是能夠把鉛筆尖磨圓，二是磨下來的石墨能夠充當潤滑劑，讓轉子轉動更順滑。

假如轉子的一端略沉，可以用橡皮泥配重，這樣能夠讓轉子轉動得更順滑。

擺好磁鐵的位置，要求儘量接近轉子，但不妨礙其轉動。

分別取兩段漆包線，颳去兩頭的絕緣漆，用螺絲釘固定在換向器兩側的木板上，作為電刷。做電刷的漆包線端頭彎成大於90度的角，壓在換向器的中間位置。

電刷是最難製作的部分了。電刷靠漆包線自身的彈性壓在換向器上，要求兩個電刷必須與換向器接觸，又要儘量減少摩擦力。調整完成後分別向兩個方向轉動電動機的轉子，轉子依然轉動順滑，而且換向器始終與電刷接觸，就算成功了。

編者提示：本自制教具可輔以“磁場”部分的物理實驗教學。

（選自：國家教育委員會教學儀器研究所主編，《初中物理自制教具》，人民教育出版社，1993年版第530-531頁)

製作窩