Purimme moottorin: sisällä oli vain kela ja magneetti! Pyörimisvoiman salaisuus
Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on koe.
Purin moottorin osiin ja kurkistin sisään. Oletin löytäväni jotain monimutkaista koneistoa, mutta sisältä paljastuivat vain kela ja magneetti. Pelkästään näillä kahdella pyörivät tuulettimet, sähköautot ja droonit.
Mitä moottorin sisällä oikein on?
Magneetit olivat kiinni moottorin kotelon ulkoreunassa. Kela puolestaan oli kierretty rautasydämen ympärille. Lisäksi metallinen kommutaattori eli suuntaaja erottui hyvin.
Rakenne on siis tällainen: paikallaan pysyvät magneetit ovat ulkona, ja niiden sisällä pyörii rautasydän kelojen kanssa. Kun kelaan johdetaan sähköä, se alkaa pyöriä, ja pyöriminen välittyy moottorin akselin kautta ulos.
Virta ja magneettikenttä panevat moottorin pyörimään
Moottori on rakennettu niin, että sen toimintaperiaate näkyy siitä erinomaisen selvästi. Kun magneetin synnyttämässä magneettikentässä olevaan kelaan johdetaan virta, kelaan kohdistuu voima. Kelan oikealla ja vasemmalla puolella virta kulkee vastakkaisiin suuntiin, joten myös voimat osoittavat vastakkaisiin suuntiin. Yhdessä ne saavat kelan kiertymään.
Voiman suunnan voi selvittää yläkoulusta tutulla Flemingin vasemman käden säännöllä. Oppikirjan kuva on siis tässä käynnissä ihan oikeasti, omin silmin nähtävänä.
Kommutaattori on virran suunnan vaihtaja
Tässä kohtaa kommutaattori astuu kuvaan. Jos kela pyörisi puoli kierrosta ilman mitään apua, voiman suunta kääntyisi ja pyöriminen pysähtyisi. Siksi kommutaattori vaihtaa kelan virran suunnan juuri oikealla hetkellä. Näin kelaan kohdistuu koko ajan samansuuntainen voima, ja se jatkaa pyörimistään.
Virran suunnan vaihtaminen kesken pyörimisen on pieni kikka, mutta juuri se on moottorin sydän.
Klemmarimoottorissa on vain yksi kela. Siksi siinä on asento, johon se jää helposti jumiin (voima ei silloin toimi kunnolla), ja moottori saattaa lähteä käyntiin vasta, kun sille antaa ensin sormella pienen sysäyksen.
Nyt purkamassani moottorissa taas on kolme kelaa rautasydämen ympärillä. Kun sydän pyörii, kommutaattori vaihtaa sen kolmen osan magneettinavat vuorotellen, joten moottoriin kohdistuu aina pyörimissuuntainen voima riippumatta siitä, missä asennossa se sattuu olemaan. Siksi se lähtee itsestään liikkeelle heti, kun virta kytketään. Mitä enemmän klemmarimoottoreita on pyöritellyt, sitä enemmän tämä ”pyörii ihan itsestään” -ominaisuus hämmästyttää.
Mitä pyörittäessä huomaa
Kokeile pyörittää puretun moottorin akselia sormella hitaasti. Tunnet, kuinka akseli tuntuu tarttuvan tasaisin välein: napsis, napsis, napsis. Tämä johtuu siitä, että magneetti vetää rautasydäntä puoleensa. Kolme kelaa vetäytyy kolmesta kohdasta magneettia kohti, joten yhden kierroksen aikana akselille syntyy useita ”tässä on hyvä olla” -asentoja.
Moottori voi myös toimia generaattorina. Jos pyöräytät moottorin akselia sormella reippaasti ja kytket samalla liittimiin ledin, se voi syttyä. Moottori pyörii, kun virta saa voiman magneettikentässä, ja generaattori tuottaa virtaa, kun kela pyörii magneettikentässä. Ne ovat rakenteeltaan samanlaisia. (Huomaa, että pienikin magneetti voi olla yllättävän vahva, joten varo purkaessasi, ettei sormesi jää väliin.)
Yhteydenotot ja tilaukset
Tieteen ihmeet ja ilot lähemmäs arkea! Tälle sivustolle on koottu kotona tehtäviä hauskoja tiedekokeita ja vinkkejä niiden onnistumiseen. Kokeile rohkeasti etsiä vaikka mitä!
・Tieteen ideavihon sisällöstä on tehty kirja. Lisätietoja täältä
・Sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta voit lukea täältä
・Toimeksiannot (kirjoittaminen, luennot, kokeilukurssit, TV-ohjelmien asiantuntijatyö ja esiintymiset ym.) täältä
・Päivitystiedot jaetaan X:ssä!
Tieteen ideakanavalla julkaistaan koevideoita!
１０月のイチオシ実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 10月27日（火） テレビ監修番組放送予定
- 11月27日（金） テレビ監修番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
