全班都成功!製作迴紋針馬達的小技巧(使用塑膠瓦楞板的實作方法)

逐家好!我、是科學訓練師桑子研。逐工攏是實驗日。

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各位朋友,敢有聽過「迴紋針馬達」?這是用凡勢逐家攏有、足簡單的材料:焦電池、漆包線,閣有迴紋針做出來的小馬達。可能佇學校理化課抑是暑假作業,逐家攏有看過。只要通電,線圈就會旋袂停,親像「科學魔術」仝款!毋過,這个馬達雖然看起夾足簡單,其實有一個大陷阱:「看起夾真快好,欲做予成功煞足困難」。

照一般的方法做,定定有人遇到「明明足認真咧做,結果線圈完全袂振袂動…」的情形。特別是捲線圈的眉角足濟,真多人在遮就失敗去。到底是為按怎?原因就佇:線圈若無捲做圓圓圓、兩爿的中心軸無對準一直線,按呢磁鐵產生的磁場就無才調予線圈旋起來。

這擺,我欲來介紹一個絕招,解決逐家做馬達的煩惱。原來,只要用咱身軀邊足捷看見的**「塑膠瓦楞板(塑膠板)」**,無論是啥人,攏會當簡單閣順利予馬達旋起來!這个予人「目睭為之一亮」的好方法,是小森榮治老師教我的。來,準備好欲親手感受科學的神奇未?

先來了解迴紋針馬達的原理!
迴紋針馬達就是將電能變做動能,這其實就是應用電磁感應的原理。

電流佮磁場的產生:焦電池的電流流過漆包線線圈的時,線圈四周圍就會產生磁場。

佮磁鐵的互相作用:線圈產生的磁場佮囥佇隔壁的磁鐵磁場會互相出力。這股力量就是予線圈旋起來的原動力。

佛萊明左手定則:這个時陣,電流的方向、磁場的方向、閣有受力的方向,有一個固定關係,這就是逐家熟悉的「佛萊明左手定則」。電流佮磁場產生的力,出力推線圈,線圈就會一直旋。

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成功的關鍵佇捲線圈!為按怎一般做法遮爾難?
以前做線圈,大部分攏是直接提漆包線佇焦電池頂面繞。毋過,這个方法有一半以上的人攏會失敗。講實話,連大人攏覺得足難。主要原因有下跤兩點:

螢幕截圖

兩爿的軸無對準一直線:線圈兩頭伸出來的軸若無平直,旋起來就袂順。只要有一點仔歪去,重心無穩,就旋袂動。

圓形線圈真難捲得勻:欲產生平穩的磁場,線圈愛捲做美美的圓形。用手直接捲,確實是有夠困難。

救星出現!「塑膠瓦楞板」大顯身手
這个時陣,「塑膠瓦楞板」就派上用場啦!將塑膠板當做輔助工具,頂面講的問題攏總解決。

螢幕截圖

用塑膠瓦楞板的好處足濟:

線圈形狀足好整理:有塑膠板做底,逐家攏會當輕鬆捲出水水的圓形線圈。

長度縮短足省錢:線圈唔免捲傷長,材料費嘛會當省落來。

中心軸好調整:利用塑膠板的厚度,兩爿的軸就足自然變做一直線。

這擺用的漆包線長度大約 45cm,直徑選 0.5mm 的。這个厚度做出來的馬達會比較勇喔。

緊來動手做看覓!
漆包線長度準備大約 45cm,直徑選 0.5mm。按呢馬達旋起來才有力。

咱先來看線圈欲按怎捲。首先,將塑膠瓦楞板剪做按呢:

螢幕截圖

後面的做法我攏整理佇影片裡面。

塑膠板長度剪 2.5cm,寬度愛有 3 個空。先將線穿過中間,留差不多 5cm 佇外面。

落來照圖的方向穿過去。最後輕輕仔搝一下,將形狀調整予美,賰的線剪掉。

螢幕截圖

螢幕截圖

線處理的方法:提砂紙來磨,一爿欲規个磨掉漆,另外一爿干焦磨頂半爿就好。記得愛磨到根部喔。

圖中殕色的部分就是磨掉漆的地方。迴紋針照按呢拗:

螢幕截圖

拗做這款形狀,固定佇焦電池兩頭。

螢幕截圖

將磁鐵黏佇電池頂面就大功告成啦!將線圈囥上去看覓。

輕輕撥一下,線圈就會開始旋袂停囉!

按呢有簡單無?趕緊佇家己厝裡做一個看看!

漆包線若規个磨掉漆會按怎?
咧看解說以前,建議先用「紙模型」做一個馬達模型看看,會比較好理解。請看這篇:

なぜモーターは回り続ける? ペーパークラフトとデジタルで解き明かす「フレミングの法則」と「整流子の秘密」(Geogebra)

後面的解說是立體的,若看不明白,先去做紙模型包你馬上通。

① 當線圈的傾斜角度佮磁場方向拄好仝款(0°)的時,電流佮磁場互相作用,線圈會受力開始反時鐘旋轉。

※ 實際上塑膠板馬達會捲足濟圈,圖中為著予逐家看清楚干焦畫一圈。

② 旋到 90° 的時,兩頭的受力會變成向外搝的力量,袂產生旋轉的力。

③ 旋到 180° 的時,若無「換向器」,受力方向會變做順時鐘,按呢馬達就旋袂起來。

做出「換向器」會變按怎?
所以,咱故意留一爿漆包線的頂半面唔通磨漆(下圖黃色的部分)。

①’ 0° 的時,電流會通過迴紋針流過去。

②’ 90° 的時,因為下半部猶有接通,電流繼續流。

③’ 旋到 180° 的時,無磨漆的部分轉到下跤,電流就斷去。因為慣性,線圈會繼續反時鐘旋轉,倒轉去 ①’ 的狀態。

以上就是迴紋針馬達的秘密。雖然原理足簡單,但線圈捲的好歹才是成功的重點。利用塑膠瓦楞板,成功率大提升!大家做伙來體驗動手做的樂趣。

關於佛萊明左手定則的詳細說明,會當參考遮:

【フレミング左手の法則】モーターの正体は小さな“ローレンツ力”だった!親子で探る電磁気の不思議

若是對「換向器」有興趣,這款看得足清楚的馬達組合嘛足推薦:

モーターの「整流子」が丸見え!生徒の理解度が爆上がりする実験器具(電磁石モーター説明器)

老師們若是欲上課,會當提這个線圈圖予學生練習畫電流方向,雖然畫得無蓋水,但歡迎自由提去用喔!

 

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