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12-5 馬達與電話

在文檔中 第三冊理化講義 (頁 31-35)

<你知道嗎?>

於先前之章節可得知『通以電流之導線,可於其周圍產生磁場』,

若將此通有電流之導線置於磁場中,則此外加磁場會對導線將會產 生什麼作用?

一.通有電流之導線與磁場的交互作用:將通有電流的導線與一外加 磁場排成如下圖左所示。

1.結果:

(a) 若載流導線之電流方向與外加磁場方向平行時,則導線不受 磁力作用。

(b) 若載流導線之電流方向與外加磁場方向垂直時,則導線受磁

力作用,且作用力最大。

直流電馬達結構簡圖

2.轉動原理:當電樞線圈通電時,電樞變成磁鐵並與永久磁鐵間 產生交互作用(吸引或排斥),迫使電樞旋轉;再利 用換向器傳導電流給電樞線圈,並適時更換電流流 向,保持電樞與永久磁鐵間的作用力,使旋轉方向 固定且持續轉動。可用下頁圖解釋之。

3.連續轉動的過程:

step 1:當線圈呈水平時,迴轉力最大;A 向上,B 向下,整個線圈 呈順時鍾方向轉動。如(甲)圖。

step 2:通以電流,鐵芯(電樞)形成電磁鐵,結果電磁鐵與線圈外圍 的外加磁場,因磁性相同而互相排斥,而導致線圈轉動。

step 3:線圈轉動至鉛直面時,迴轉力最小;但線圈會靠著慣性作用 而持續旋轉。如(乙)圖。

step 4:剛剛轉過 900時,集電環恰好分別換接另一個電刷,使線圈 各邊的電流流向會反向流動。因此,線圈每轉半圈,電流方 向即轉換一次,同時間線圈的極性亦隨之改變。如(丙)圖。

故線圈可以持續轉動。

4.集電環(換向器)的功能:

(a) 傳導電流給電樞線圈。

(b) 適時調整電流流向:使線圈每轉半圈後,電源經由電刷輸入 線圈的電流就會反向一次,線圈與轉軸就能繼續不斷地轉動。

5.馬達效率的改進:馬達內線圈的轉動效應,隨著下列條件而增 加

(a) 增加通過線圈的電流。

(b) 增加線圈的單位長度的匝數。

(c) 增加外加磁場的強度。

(d) 增大線圈的面積。

6.馬達的種類及應用:

(a) 種類:直流馬達、交流馬達。

(b) 應用:電風扇、吸塵器、吹風機、抽水機及洗衣機等等。

<小試身手>:

1.兒童玩具汽車所使用的馬達是以普通的 作為電源;是屬於直流 電抑或交流電?

2.電風扇是以為 動力的電器;馬達內部有一用細漆包線在鐵芯外 纏繞的線圈,稱之為 。可與轉軸連接而自由轉動。

3.馬達是將 能轉換成 能的裝置。

三.電話:

1.構造:下圖為電話話筒與聽筒的構造分解圖。

2.發話原理:發(送)話器簡圖如下圖左。

(a)說話時,聲音使金屬薄板產生振動,金屬薄板會壓縮盒內的 碳粉,不同程度的振動,盒內碳粉被壓縮的疏密程度也不相 同。

(b)碳粉依壓縮程度不同而改變電阻,進而改變通過之電流大小。

 被壓縮的較緊密時,電阻較小,則通過的電流較大。

 碳粉被壓縮的較疏鬆時,電阻較大,則通過的電流較小。

 產生的電流會隨著聲音的振動幅度大小(響度)與頻率的高低(音 調)作不同的改變。

送話器(話筒) 受話器(聽筒) 3.收話原理:收(受)話器簡圖如上圖左。

(a)聽筒內有一電磁鐵,電磁鐵的磁力強弱會隨著由電纜傳送過 來的電流大小而改變。

(b)聽筒內靠近受話者耳朵的金屬薄片,也隨著電磁鐵的磁力強 弱產生不同振幅大小及頻率高低的不同振動,此振動與你說 話時聲音產生的振動相同。

(c)金屬薄片振動空氣而發出聲音傳入耳內。

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