motor,學(xué)名又為電機(jī)。提到電機(jī),應(yīng)該是生活里經(jīng)常使用的工具了,大到飛機(jī)坦克,小到微型機(jī)器人,身體里都離不開電機(jī)的部分,我們在生活里很多地方都見過電機(jī),它也是我們現(xiàn)代機(jī)械的心臟。
舉一種在機(jī)械里經(jīng)常用到的減速電機(jī),它是由電機(jī)和減速齒輪組合而成的。它可以起到降低轉(zhuǎn)速,增大轉(zhuǎn)矩的作用,讓機(jī)械工作起來更有力量。而作為其核心部位的電機(jī)起到了控制速度和方向的作用,這樣的減速電機(jī)在我們很多機(jī)器人的設(shè)計里有廣泛的應(yīng)用。
那么,電動機(jī)為什么自己就可以轉(zhuǎn)動呢?如果你手邊有一個普通的小電機(jī),我們不妨可以做個研究,去找一把螺絲刀打開看一下它內(nèi)部的結(jié)構(gòu)秘密,你會發(fā)現(xiàn)它由外殼,磁鐵,轉(zhuǎn)軸,線圈,電刷這么幾部分組成,通過電刷連接電源,電動機(jī)自然而然就可以轉(zhuǎn)動了。這個運(yùn)動自然要和磁鐵與線圈密不可分,對于電磁學(xué)的研究,很早以前的科學(xué)家們就開始不斷去實(shí)驗(yàn)設(shè)計,最后經(jīng)過努力終于明白了這一切的原因。
我們不得不介紹一位奧斯特的偉大科學(xué)家,這個故事也是他發(fā)現(xiàn)電磁現(xiàn)象的經(jīng)典故事:1820年4月,在一次講演快結(jié)束的時候,奧斯特抱著試試看的心情又作了一次實(shí)驗(yàn)。他把一條非常細(xì)的鉑導(dǎo)線放在一根用玻璃罩罩著的小磁針上方,接通電源的瞬間,發(fā)現(xiàn)磁針跳動了一下。這一跳,使有心的奧斯特喜出望外,竟激動得在講臺上摔了一跤。但是因?yàn)槠D(zhuǎn)角度很小,而且不很規(guī)則,這一跳并沒有引起聽眾注意。以后,奧斯特花了三個月,作了許多次實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)磁針在有電流的閉合電路周圍都會偏轉(zhuǎn)。在導(dǎo)線的上方和導(dǎo)線的下方,磁針偏轉(zhuǎn)方向相反。在導(dǎo)體和磁針之間放置非磁性物質(zhì),比如木頭、玻璃、水、松香等,不會影響磁針的偏轉(zhuǎn)。1820年7月21日,奧斯特寫成《論磁針的電流撞擊實(shí)驗(yàn)》的論文,正式向?qū)W術(shù)界宣告發(fā)現(xiàn)了電流磁效應(yīng)。
如果說奧斯特的電流磁效應(yīng)打開了電磁學(xué)大門后,那么法拉第就是這所學(xué)校最優(yōu)秀的畢業(yè)學(xué)生了。1821年法拉第完成了第一項(xiàng)重大的電發(fā)明。在這兩年之前,奧斯特已發(fā)現(xiàn)如果電路中有電流通過,它附近的普通羅盤的磁針就會發(fā)生偏移。法拉第從中得到啟發(fā),認(rèn)為假如磁鐵固定,線圈就可能會運(yùn)動。
根據(jù)這種設(shè)想,他成功地發(fā)明了一種簡單的裝置。在裝置內(nèi),只要有電流通過線路,線路就會繞著一塊磁鐵不停地轉(zhuǎn)動。事實(shí)上法拉第發(fā)明的是第一臺電動機(jī),是第一臺使用電流將物體運(yùn)動的裝置。雖然裝置簡陋,但它卻是今天世界上使用的所有電動機(jī)的祖先。這是一項(xiàng)重大的突破。只是最初它的實(shí)際用途還非常有限,因?yàn)楫?dāng)時除了用簡陋的電池以外別無其它方法發(fā)電。
而法拉第和牛頓,愛迪生一樣,出身貧寒,但卻成為了偉大的發(fā)明家。邁克爾·法拉第 (Michael Faraday,1791年9月22日~1867年8月25日)英國物理學(xué)家、化學(xué)家,也是著名的自學(xué)成才的科學(xué)家。生于薩里郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學(xué)。1831年,他作出了關(guān)于電力場的關(guān)鍵性突破,永遠(yuǎn)改變了人類文明。
邁克爾·法拉第是英國著名化學(xué)家戴維的學(xué)生和助手,他的發(fā)現(xiàn)奠定了電磁學(xué)的基礎(chǔ),是麥克斯韋的先導(dǎo)。1831年10月17日,法拉第首次發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,并進(jìn)而得到產(chǎn)生交流電的方法。1831年10月28日法拉第發(fā)明了圓盤發(fā)電機(jī),是人類創(chuàng)造出的第一個發(fā)電機(jī)。
由于他在電磁學(xué)方面做出了偉大貢獻(xiàn),被稱為“電學(xué)之父”和“交流電之父”。
有了以上倆位偉大的科學(xué)家,我們后來就把他們的理論總結(jié)成我們經(jīng)典的電磁感應(yīng)定律,在我們后來的高中物理學(xué)就學(xué)到了這樣的知識,可以簡單回憶一下,大家還記得在電動機(jī)實(shí)驗(yàn)里,那我們該如何判斷導(dǎo)線運(yùn)動過程的受力方向呢?不得不介紹一下我們高中學(xué)過的左手定則:伸開左手,使拇指與其它四指垂直且在一個平面內(nèi),讓磁感線從手心穿入,四指指向電流方向,大拇指指向的就是安培力方向(即導(dǎo)體受力方向)。
偉大的知識不斷在實(shí)踐里產(chǎn)生,我們不僅要明白電動機(jī)的歷史與研究意義,更要繼續(xù)努力設(shè)計更高科技的物品,為我們?nèi)祟惖纳钐泶u加瓦!