剛上完體育課

打完籃球的狐狸貓和小數蛙

跟著同學回到教室休息

外面的天氣實在是太熱了

狐狸貓和小數蛙都流了超多汗

他們趕緊拿起手帕擦汗

和喝水補充流失的水分

狐狸貓和小數蛙心裡想著

如果這個時候

可以躺在躺椅上吃著冰棒

然後吹著涼涼的電風扇

那該會是多棒的一件事啊！

但教室裡沒有冰棒

也沒有舒服的躺椅

只有電風扇可以幫助散熱

因此

小數蛙起身打開電風扇

按下電風扇的開關

沁涼的風便擴散整間教室

小數蛙和狐狸貓的心情都開心起來了

這時小數蛙想著

為什麼只是按下開關

電風扇就會運轉了呢？

他把自己的疑惑告訴狐狸貓

狐狸貓告訴小數蛙：

答案就是我們常常聽到的馬達

也就是電動機

是一種可以將電能轉為力學能的裝置

而電動機　其實也是電磁鐵的一種應用裝置

要想了解電動機如何轉動

便需要先了解它的構造

而每個馬達的對應的功能和需求不一樣

因此

結構也會不一樣

接下來

我們就以此圖

來介紹電動機吧！

狐狸貓一一向小數蛙介紹

電動機的內部構造

可以看到電動機中有「電樞」

是一個可以自由轉動的線圈

還有另一種電樞

是軟鐵芯繞上多線圈

也可以形成

「可以繞著軸心轉動的電磁鐵」

接下來

介紹電動機中的「永久磁鐵」

功用是提供固定的磁場方向

使可以轉動的電樞

在永久磁鐵中自由轉動

再來看到「半圓形集電環」

電樞兩端

接至兩片半圓形的金屬環

這個可以改變電流的方向

每轉動半圈

電樞上的電流方向就會改變

最後是「電刷」

是固定的裝置

連接電源

並與集電環相接觸

使電流可經集電環流入電樞

狐狸貓介紹完後

小數蛙心裡想著

原來一個小小的馬達

有這麼多構造啊

真的是太小看它了

在真正的介紹電動機的原理前

需要先來複習前面教過的右手開掌定則

狐狸貓問小數蛙還記得嗎？

「當然還記得啊！」

小數蛙舉起他的右手介紹：

「當我的右手掌打開伸直

大拇指指向電流的方向

其他手指併攏指向磁場方向

掌心向外所朝的方向

就是受力方向了

我有沒有很厲害呢

都有學起來喔！」

「實在是太棒了！」

狐狸貓誇獎小數蛙

都還記得之前所學的

因此　給了他一個大大的鼓掌

終於要到重頭戲了！

要來介紹電動機是如何運轉的

如果我們站在小數蛙的方位望向電動機

可以觀察到當電動機通電後

電流經由電刷流至集電環

當電流流經AB線段時

由右手開掌定則

可以知道AB線段受力方向向上

CD線段受力方向向下

因此電樞便往逆時針方向轉動

當電樞轉動到與磁場垂直時

集電環未與電刷接觸

所以此時沒有電流通過

電樞不受力

因為慣性的關係

電樞可以繼續短暫的轉動

這時　當電樞轉動到右邊後

電刷會與另一邊的集電環連接

電樞上的電流方向改變

CD線段由右手開掌定則

可以知道受力方向向上

AB線段受力方向向下

因此

電樞持續繞逆時針轉動

這時電樞又轉動到與磁場垂直

所以此時沒有電流通過

電樞不受力

因為慣性的關係

電樞可以繼續逆時針轉動

以上就是電動機作用的原理

利用電流所產生的磁場

與永久磁鐵產生交互作用而轉動

生活中有許多物品都有電動機的運用

像是吸塵器、吹風機、洗衣機等

都是利用馬達達到運轉的功能喔！

小數蛙回家後

將今天學到的知識做了重點整理：

電動機的構造包含：

場磁鐵、電樞、集電環、電刷

電動機（馬達）

是一種將電能轉成力學能的裝置

應用電流的磁效應原理

讓通有電流的電樞　在磁場中轉動的機器

當電流經過電刷流經集電環後

輸入電樞

依據右手開掌定則

判斷電樞受力方向

也就是說

電動機的電流方向

和磁鐵的磁力方向

會影響電樞的轉動方向

最後

和狐狸貓與小數蛙一起來腦力激盪吧！

如果站在桌子左邊的狐狸貓和小數蛙

想要製作一個可以讓電樞順時鐘轉動的馬達

裝置中的磁鐵和電池該如何擺放呢？

我們在這個影片中看到的集電環是半圓形的

如果改成圓形集電環　又會如何呢？