電動機
電動機(習稱馬達)的原理就是利用載流線圈在磁場中所受的力矩,產生轉動。
圖所示為簡單直流電動機原理的示意圖,圖中的一對半圓形集電環可使線圈每轉過半圈時,電流反向一次。
下圖 (a)至(c)顯示電動機內的轉動線圈在不同方位時的電流方向。
在(a)圖中顯示起始時的線圈圈面和磁場方向平行,電流由電源的正極出發,經由電刷接觸點和半圓形集電環,流入線圈,然後再經由另一個半圓形集電環和電刷流出,回到電源的負極,構成迴路。根據右手開掌定則,可知線圈的左股受一向上的磁力(垂直於圈面),右股則受一向下的磁力(也是垂直於圈面),這兩個力產生力矩,使線圈沿順時鐘方向轉動。
(a)線圈圈面和磁場方向平行時,線圈左股導線上的電流流出紙面,右股導線上的電流流入紙面。
當線圈轉了90°,至(b)圖所示的位置時,即圈面和磁場方向垂直,電刷的接觸點剛好介於兩半圓形集電環之間的空隙,電路斷開,電流為零,但由於線圈本身運動的慣性,繼續朝同方向轉動。
(b)線圈圈面和磁場方向垂直時,電刷的接觸點剛好位在兩個半圓形集電環的間隙,此時電路斷開,沒有電流。
當線圈一轉過90°後,電刷接觸點換接另一個半圓形集電環,電流又復接通,這時圖中線圈的左右邊已調換,故圖中線圈的電流方向維持和前相同,如圖(c)所示。因此線圈左右兩邊的導線所受的磁力方向仍然不變,使線圈得以繼續維持順時鐘方向的轉動。
(c)線圈圈面轉了180°,再度和磁場方向平行。此時電刷已換接另一個半圓形集電環,電流反向。因此圖中左股導線的電流仍然流出紙面,右股導線上的電流流入紙面。