直流电动机

实验目的

理解直流电动机的工作原理和换向器的作用。

实验原理

通电导线在磁场中受安培力 F=BIL,方向由左手定则判断。线圈两条对边中的电流方向相反,受力方向也相反,形成使线圈转动的力矩。线圈转过平衡位置(线圈平面与磁感线垂直)时,换向器使线圈中电流改变方向,力矩方向保持不变,线圈继续转动。电能主要转化为机械能。

实验器材

• 蹄形磁铁(提供磁场)
• 矩形线圈
• 换向器(两个半圆环)
• 电刷
• 直流电源
• 开关
• 导线

实验步骤

1. 观察磁场方向、线圈、换向器和电刷的位置关系。
2. 闭合开关,观察线圈开始转动。
3. 注意线圈转到平衡位置时电流方向的变化。
4. 对调电源正负极,观察转动方向的变化。
5. 改变磁极方向,再观察转动方向。
6. 调节电源电压,观察转速的变化。

实验现象与结论

闭合开关后线圈持续转动。对调电流方向或对调磁极,转动方向改变;同时改变两者,转动方向不变。电压升高,电流增大,转速加快。结论:通电线圈在磁场中受力转动,换向器使线圈能连续转动。

注意事项

• 线圈转动时不要用手触碰。
• 电刷与换向器要接触良好,但压力不宜过大。
• 通电时间不宜过长,避免线圈发热。

常见问题

换向器的作用是什么?

线圈转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向,使线圈受力矩方向不变,从而持续朝同一方向转动。

怎样改变直流电动机的转动方向?

改变电流方向或改变磁场方向都可以。两者同时改变,转动方向不变。