自制電動小馬達，深度探究馬達工作的秘密

周軒慧

一、研究背景

爸爸的電動剃須刀、媽媽的電動榨汁機、我的電動遙控汽車、客廳的電風(fēng)扇，它們之所以能正常工作，都是因為其中的電動小馬達在起作用。生活中的電動馬達隨處可見，我們早已習(xí)慣了享受它帶來的便利，卻極少去想它是如何工作的。

有一天，爸爸的電動剃須刀不能用了。拆開后，爸爸發(fā)現(xiàn)是剃須刀的電動小馬達壞了，一時無法修好。我在一旁看得有趣，忙把剃須刀也拿過來仔細觀察。看到我這么有興趣，爸爸決定帶著我一起自制簡易電動馬達，從中探究馬達工作的秘密。

二、研究步驟

（一）實驗準備

使用器材：漆包線100厘米、大回形針2個、圓盤形磁鐵2個、塑料環(huán)2小段（長約0.5厘米）、免洗紙杯1個、膠帶1段、5號電池2個、電池組1個（3伏，附鱷魚夾）、圓柱形物體1個（直徑2～3厘米）、尖嘴鉗1把、美工刀1把（或細砂紙）。

（二）實驗過程

1.將漆包線緊密繞圓柱形物體1 0圈左右，成一線圈。線圈兩端留下4～5厘米的引線，然后用兩條引線分別在線圈圓周的相對位置纏繞線圈數(shù)次，如此可將線圈固定而不散開，如圖1所示，但兩條引線留下的長度至少要有2厘米。

2.用美工刀（或細砂紙）刮除線圈兩條引線外部的絕緣漆：其中一條引線外部的絕緣漆必須全部刮除，另一條引線只刮除與線圈面垂直方向上的半圈絕緣漆，如圖2所示。

3.取1個免洗紙杯，杯底朝上放置，在杯底上端（外部）與下端（內(nèi)部）各放置一個圓盤形磁鐵，如圖3所示。

4.用尖嘴鉗將兩個大回形針分別彎成如圖4所示的形狀，以便作為線圈支架及導(dǎo)線用。

5.將彎好的兩個回形針分別放置在杯底杯緣兩側(cè)的相對位置，調(diào)整兩個回形針的高度，使放置線圈時，線圈能自由轉(zhuǎn)動并且盡量靠近磁鐵，然后用膠帶將回形針固定在紙杯上，如圖5所示。

6.線圈的兩條引線上各套上一個塑料環(huán)，然后將線圈架在回形針上，調(diào)整引線，并使兩條引線呈一直線且保持水平，如此，馬達就完成了，如圖6所示。

7.最后將電池組正、負極分別用導(dǎo)線連接在兩個回形針上，接通電源。呀！我驚奇地發(fā)現(xiàn)小馬達開始轉(zhuǎn)動了，如圖7所示。

三、深度探究

成功自制小馬達后，我還有一些疑問。于是，我和爸爸一起又查閱了相關(guān)資料，并結(jié)合實驗過程進行了重點問題的深度探究。

（一）小馬達為何要用線圈？

一圈一圈的線圈通上電以后，可以產(chǎn)生磁性。電能轉(zhuǎn)換為磁能，和放在倒置紙杯底部的磁鐵相互作用，使得線圈轉(zhuǎn)動起來。

（二）線圈的材質(zhì)和形狀是否會對小馬達的工作產(chǎn)生影響？

1.材質(zhì)問題：線圈，我們在這里用的是常見的銅質(zhì)漆包線。但在制作過程中，我和爸爸也上網(wǎng)查閱了相關(guān)資料，知道現(xiàn)在很多高速的馬達用的是含銀和含金的電線。如若用那樣的電線，實驗效果會更好。希望下次我們能找到含銀或含金的電線，再試一試效果。

2.形狀問題：在實驗中，我發(fā)現(xiàn)線圈繞得圈數(shù)越多，推力越大，但線圈自身重量也越大，不容易啟動，需要手去推一下。而線圈的尺寸會影響到兩側(cè)支架的放置，需要調(diào)節(jié)支架的高度，使得底部的磁鐵既能作用到小馬達上，又不能被小馬達刮到而影響小馬達的轉(zhuǎn)動。這個高度需要反復(fù)調(diào)試，找到一個最佳值。

（三）小馬達的線圈為什么要刮漆？

原材料是漆包線，繞線圈時，為了產(chǎn)生足夠的磁性，不能把漆碰掉，必須特別小心。而在繞制好了以后，小馬達兩段的漆要刮掉，是為了給它通電。即使在轉(zhuǎn)動的同時，也可以很好地導(dǎo)電。

（四）磁鐵的尺寸和形狀是否很對小馬達的工作產(chǎn)生影響？

1.尺寸問題：我們換了小尺寸的磁鐵進行實驗，明顯發(fā)現(xiàn)推力不足。所以，磁鐵的尺寸必須要足夠大，不能太小。太小了，推力不夠，小馬達無法轉(zhuǎn)動。

2.形狀問題：我們先后換了1塊長方體形狀和1塊非規(guī)則形狀的磁鐵進行實驗，發(fā)現(xiàn)磁鐵的形狀不同，小馬達的轉(zhuǎn)動情況不一樣。通過進一步上網(wǎng)查閱資料，我們知道了磁鐵的具體形狀會影響到它周圍磁場的形狀，進而影響到對小馬達轉(zhuǎn)動的推力的分布，對小馬達的工作也會有影響。

四、探究心得

“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！痹谧鲞@個實驗之前，我以為自己只要做好爸爸的幫手就可以，但在實際操作時，無時無刻不在考驗我的耐心和細心。通過和爸爸一起自制小馬達，我仔細觀察了小馬達的工作情況，了解了小馬達工作的原理。在自制小馬達的過程中，我的觀察能力、思維能力、動手實踐能力、表達能力等都有了提升。

科學(xué)真奇妙，要想獲得其中的奧秘，我們不僅要留心觀察生活，還要善于抓住生活中的科學(xué)元素;不僅要有親自做實驗的動手能力，更少不了開動腦筋的深度思考。只有這樣，我們才能探究到無窮無盡的科學(xué)知識。

責(zé)任編輯：夏越 責(zé)任校對：陸艷