J2418型小型电动机模型介绍.doc

J2418型小型电动机模型

J2418型小型电动机模型，是根据教育部《22－79》号技术标准的规定和要求而设计的主要供中等学校物理教学中进行学生分组实验使用。其标准定型样机，如图36－1所示。
J2418型小型电动机模型主要技术指标
1．装成永磁式直流电动机模型，电枢通以4V直流工作电压时，其工作电流不大于0．6A。
2．装成串激式直流电动机模型，工作电压为直流6V时，其工作电流不大于0．4A。
3．装成串激式交流电动机模型，工作电压为交流6V时，工作电流不大于0．4A。
J2418型小型电动机模型结构（永久磁钢和极靴）
永久磁钢：采用钡恒磁，尺寸与22×20×20毫米（磁感应强度不低于720高斯），N极涂红色，S极涂蓝或白色，端面应磨平。
极靴：用2毫米厚钢板压制，宽度为22毫米，圆弧部分半径为23毫米，一片涂红色、一片涂蓝色，组装后构成完整的两个半圆，使电枢转动时，两边与极靴的间距相等。
J2418型小型电动机模型结构（转子和转向器）
电枢（转子）：铁芯用A3型铁板两块压制，宽度为15毫米，电枢直径为42毫米，端部为圆弧形。电枢必须牢固地与电枢轴联接在一起，不能松动。电枢线圈用直径0．3毫米高强度漆包线分左右两组共绕320匝，绕线应平整。
转向器（整流片）：由两个半圆铜环构成。半圆铜环镶嵌在直径为10毫米，长为16毫米的塑料圆棒上。塑料圆棒作为绝缘体牢固地固定在轴的一端，两半圆铜环间的距离（绝缘部分）不超过1．5毫米，两半圆铜环分别与电枢的引线焊接在一起，并不得妨碍电刷和换向器接触。

J2418型小型电动机模型结构（转轴、支架、电刷及底座）
电枢轴（转轴）：为直径14×16毫米的圆棒，其不直度不超过0．3毫米；装皮带轮的一端应有档圈，使安装好的电枢位于极靴正中，轴向窜动不得超过2毫米。
支架：支撑电枢，前后两片，用A3型铁板压制。其尺寸为：高40毫米、下底宽20毫米、上底宽10毫米。
电刷：用弹性好的磷铜片冲制。尺寸为6×65毫米。
底座：固定整个电机，用酚醛塑料压制。底部应有加强筋，尺寸为95×120×15毫米。
J2418型小型电动机模型结构（皮带轮和电磁铁）
皮带轮：用塑料制成的槽形轮，尺寸为直径14×16毫米。使用时，插在电枢轴的另一端。
电磁铁（励磁线圈及铁芯）：框架用酚醛塑料压制。上绕直径0．3毫米高强度漆包线500匝，线圈边长20毫米，并有绕向标志线。铁芯用直径8毫米软铁制成。引线用多股软线，其前端焊接叉口型接头。引线与线圈的接头用螺钉压紧。线架和引线一端用红色，一端用蓝色。
此外，还有M3螺丝及螺母10套，红、黑接线柱各1对，小起子一只，小扳手一把
J2418型小型电动机模型的使用方法
使用前先进行装配。装好后，用手旋转一下电枢，若有摩擦或卡住现象。应调整极靴和电枢的间隙，使电枢转动灵活。还要调整电刷和换向器，使之接触良好，压力松紧适度。

永磁式直流电动机电路如图36－2所示。先装上永久磁钢，再用导线把电动机接至学生电源的直流输出接线柱上。当学生电源输出直流4伏时，电机应转动。升高电压至6伏时，电机转速升高，再降低电压，转速就下降。
把永久磁钢极性对调一下，电机转动方向就跟着改变。
把接学生电源的正负极性对调一下，电机转动方向也跟着改变。
串激直流电动机

电路如图36－3所示。先装上电磁铁。将电磁铁绕圈的一个引线接至电刷的一个接线柱上，另一引线和另一电刷接学生电源的直流输出接线柱。当学生电源输出4伏电压时，电机应转动。电压升高至6伏，电机转速就升高；再降低电压，转速就降低。

串激交流电动机
实验电路和方法与串激直流电动机基本相同。唯一需要的是将电动机两引线接至学生电源的交流输出接线柱上。当电源输出交流6伏时，电机应转动；电压升高至8伏时，转速升高。
J2418型小型电动机模型工艺及规格检验
（1）磁钢磁性能的检验：用CT3型高斯计检验永久磁钢的磁感应强度，将其触头置于磁钢N（S）极端面相距1毫米处，测试几点，取示值最大的一点，应不低于720高斯。
（2）电枢与极靴之间的间隙：用塞尺检查，各处的间距应相等。
（3）换向器的两个整流片边缘之间的距离：用塞尺检查，应不大于1．5毫米。
（4）装配质量的检验：整机装好后，转动电枢轴，不应有明显的径向晃动，其轴向窜动不应超过2毫米。
（5）底座：应平整、无变形。将底座置于平台上，手压底座各点，应无翘动。
电动机不转动的维护与修理
安装好的电动机，若通电时不转动，应立即断电找出原因，并予以排除故障后再实验。不转动的原因有以下几点：
（1）轴与支架孔间的摩擦太大。可注入少量润滑油，并在启动时用手指沿旋转方向拨动一下。
（2）电刷与换向器接触不良，致使电路不通，应调整使其接触良好，压力松紧适度。如安装不好形成两电刷同时与一个换向片接触，造成短路，应重新安装或调整。
（3）两支架孔心轴线应在同一直线上，否则，就会造成转轴卡死的现象，应把它调正。
J2418型小型电动机模型维护与修理
1．永久磁钢与极靴安装时，如发生隙缝，应用钳子夹持一下，以保证其接触紧密。
3．电枢铁芯端部的圆弧变形，就会在转动时与极靴碰撞，可用钳子夹持予以调正。
4．开始实验时，应将电枢放在与水平平行的位置，这样转矩最大，容易起动。
串激交流电动机的检验
电路与图36－5相同。需将安培计和伏特计换为不低于1．5级的交流安培计和交流伏特计（用磁电系或电磁系均可）。

调节变阻器R，使电压表指示电压力6伏，安培计指示的电流值应不大于0．4安。
串激直流电动机的检验
检验电路见图36－5。检验仪器与（1）同。装上电磁铁。将励磁线圈和电枢线圈串联。

接通直流电源，调节R使电压在3伏以上，电机应能转动。当电压为6伏时，安培计指示电流值应不大于0．4安
永磁式直流电动机的检验
检验电路见图36－4。电源接至J1202型学生电源直流输出接线柱上。滑动变阻器R用J2354－1型（50欧、1．5安）。安培计和伏特计用不低于1．5级的直流磁电式仪表。

接通电源，调节变阻器R，使电压表指示4伏，电动机转动；安培计指示的电流应不大于0．6安。

右手定则：右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
右手定则
右手定则
right-hand rule
对于一个矢量的叉乘，我们定义
A×B=C
注意A和B的顺序不能搞反
让矢量A的方向沿手背，矢量B沿四手指的指向，那么矢量C的方向就是翘起大拇指的方向（垂直于A,B形成的平面）
这就是右手定则，也叫安培定则。
右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。
如果是和力有关的则全依靠左手定则。
即，关于力的用左手，其他的用右手定则。
电流元I1dι 对相距γ12的另一电流元I2dι 的作用力df12为：
μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)
df12 = —— ———————————
4π γ123
式中dι1、dι2的方向都是电流的方向；γ12是从I1dι 指向I2dι 的径矢。安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι（即上述I1dι ）在γ（即上述γ12）处产生的磁场为
μ0 Idι × γ
dB = —— —————
4π γ3
这是毕-萨-拉定律。其二是电流元Idl（即上述I2dι2）在磁场B中受到的作用力df（即上述df12）为：
df = Idι × B
确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则，又称发电机定则。也是感应电流方向和导体运动方向、磁力线方向之间的关系判定法则。
做握手状适用于发电机手心为磁场方向大拇指为物体运动方向手指为电流方向~~` 确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的动生电动势方向的定则。右手定则的内容是：伸开右手，
使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入
手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向动生电动势的方向。动生电动势的方向与产生的
感应电流的方向相同。
右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。
应用右手定则注意事项
应用右手定则时要注意对象是一段直导线（当然也可用于通电螺线管
），而且速度v和磁场B都要垂直于导线，v与B也要垂直，
右手定则能用来判断感应电动势的方向,如用右手发电机定则判断三相异步电动机转子的感应电动势方向。
产生右手定则的原因在于, 电，磁，质量 构成的三维,右手定则代表电维,磁维,质量信息梯度维。

通电导体在电动机模型(初中课本有)中,运动时切割磁感线会产生感应电流吗?
我的看法是不会产生电流,因为产生感应电流的条件是:闭合电路中一根导体在磁场中做切割磁感线运动,才能产生感应电流.而本题所给的是一个电动机模型,导体通电后会产生磁场,可以看作磁体,磁体与磁体作用是不会产生电流的.这是我的看法,请诸位评解.本题是08年安徽中考物理题,下午才做的,请用初中知识回答,晚饭后还会上网,希望诸位能快点给答案

会
如果阻止电动机转动，则电流会增大(这就是为什么电动机卡住后容易烧掉），这正是因为线圈转动时产生了与原电流相反方向的电流，这个电流是由“反电动势”而产生的。
电动机的热功率只能用公式P=I*I*R来算，而不能用P=UI也正是因为有“反电动势”。

左手定则

　　left-hand rule
　　左手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。
　　把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心（手心对准N极，手背对准S极)(做题小窍门，在做题的时候，一般横切面都是Ｘ或点，只要记住，有差的话，左手手背在下面：是点的话，手心在下面，之后，手指再对其电流方向，拇指就是受力方向了，自己拿题试试，很方便)
　　四指指向电流方向（既正电荷运动的方向）
　　则大拇指的方向就是导体受力方向。
　　用于电动机及其他受安培力的场景。
　　【原理】：当你把磁铁的磁感线和电流的磁感线都画出来的时候，两种磁感线交织在一起，按照向量加法，磁铁和电流的磁感线方向相同的地方，磁感线变得密集；方向相反的地方，磁感线变得稀疏。磁感线有一个特性就是，每一条同向的磁感线互相排斥！磁感线密集的地方“压力大”，磁感线稀疏的地方“压力小”。于是电流两侧的压力不同，把电流压向一边。拇指的方向就是这个压力的方向。区分与右手定则。
　　【适用情况】:电流方向与磁场方向垂直.
　　（计算法）
　　如下```
　　电流元I1dι 对相距γ12的另一电流元I2dι 的作用力df12为：
　　μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)
　　df12 = ── ───────────
　　4π γ123
　　式中dι1、dι2的方向都是电流的方向；γ12是从I1dι 指向I2dι 的径矢。安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι（即上述I1dι ）在γ（即上述γ12）处产生的磁场为
　　μ0 Idι × γ
　　dB = ── ─────
　　4π γ3
　　这是毕-萨-拉定律。其二是电流元Idl（即上述I2dι2）在磁场B中受到的作用力df（即上述df12）为：
　　df = Idι × B
右手定则

右手定则（也叫安培定则[1]）：让矢量A的方向沿手背，矢量B沿四手指的指向，那么感应电流的方向就是翘起大拇指的方向（垂直于A,B形成的平面）。
　　right-hand rule
　　对于一个矢量的叉乘，我们定义
　　A×B=C
　　注意A和B的顺序不能搞反
　　让矢量A的方向沿手背，矢量B沿四手指的指向，那么矢量C的方向就是翘起大拇指的方向（垂直于A,B形成的平面）
　　这就是右手定则。
　　右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。
　　电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。
　　如果是和力有关的则全依靠左手定则。
　　即，关于力的用左手，其他的（一般用于判断感生电流方向）用右手定则。（这一点常常有人记混，可以发现“力”字向左撇，就用左手；而“电”字向右撇，就用右手）
　　电流元I1dι 对相距γ12的另一电流元I2dι 的作用力df12为：
　　μ0 I1I2dι2 × (dι1 × γ12)
　　df12 = ── ───────────
　　4π γ123
　　式中dι1、dι2的方向都是电流的方向；γ12是从I1dι 指向I2dι 的径矢。安培定律可分为两部分。其一是电流元Idι（即上述I1dι ）在γ（即上述γ12）处产生的磁场为
　　μ0 Idι × γ
　　dB = ── ─────
　　4π γ3
　　这是毕-萨-拉定律。其二是电流元Idl（即上述I2dι2）在磁场B中受到的作用力df（即上述df12）为：
　　df = Idι × B
　　确定在外磁场中运动的导线内感应电流方向的定则，又称发电机定则。也是感应电流方向和导体运动方向、磁力线方向之间的关系判定法则。
　　做握手状适用于发电机手心为磁场方向大拇指为物体运动方向手指为电流方向~~` 确定导体切割磁感线运动时在导体中产生的动生电动势方向的定则。右手定则的内容是：伸开右手，
　　使大拇指跟其余四个手指垂直并且都跟手掌在一个平面内，把右手放入磁场中，让磁感线垂直穿入
　　手心，大拇指指向导体运动方向，则其余四指指向动生电动势的方向。动生电动势的方向与产生的
　　感应电流的方向相同。
　　右手定则确定的动生电动势的方向符合能量转化与守恒定律。
　　应用右手定则注意事项
　　应用右手定则时要注意对象是一段直导线（当然也可用于通电螺线管

），而且速度v和磁场B都要垂直于导线，v与B也要垂直，
　　右手定则能用来判断感应电动势的方向,如用右手发电机定则判断三相异步电动机转子的感应电动势方向。
　　产生右手定则的原因在于, 电，磁，质量 构成的三维,右手定则代表电维,磁维,质量信息梯度维
　　图为右手螺旋定则.与此处右手定则(切割磁感线右手定则)不同.