太空召集令|美国NASA航天营寒假太空游学团 与美国科技文化零距离接触,体验西方科学思维和科技技能1单极电机：旋转的兔子
制作时间:
10分钟
制作难度:
★★☆☆☆
GEEK指数:
★★★☆☆
1 工具和材料
● 老虎钳
● 尖嘴钳
（如果你觉得光用手就能扳动铜丝，请自动无视以上两种工具）
● 五号电池（又称为AA电池）
● 钕铁硼磁体（目前世界上磁性最强的永磁体，不过很便宜）
● 铜丝（五金店、线缆店、电子市场有售）
2 三步走
制造自己的小电机，拢共分三步：
1 将钕铁硼磁体吸到五号电池的负极上（有兴趣也可以试试换个方向，主要是负极面积大比较方便处理）。
2 将铜丝弯折成任何你想要的形状，不过必须符合以下条件：
（1）以铜丝中部和五号电池的触点为分界点，两侧的转矩一样大。（高中物理知识忘光了没？最简单的方法是将两侧的形状做成沿旋转中心对称的；否则就需要分别计算两侧的转矩。
如果将半边铜丝切成1mm长的小段，则每一小段的转矩=该段铜丝的质量X旋转半径。要准确计算出这半根铜丝的转矩，就需要计算出所有小段的转矩，然后求和。
这个过程也就是各位大学生朋友们深恶痛绝的微积分过程啦！只要牢记这个条件，就可以将铜丝的两侧做成形状不同的样子。注意：两侧铜丝的长度相同，也就是质量相同时，并不能保证转矩也相同。
（2）铜丝的两端要能够和钕铁硼磁体一直保持接触。
3 将铜丝如图所示放到五号电池上
旋转的兔子
那么这根铜丝为什么会转起来呢？
· 依然是高中物理。当电子在磁场中运动的时候，会受到一个同时垂直于磁场方向和电子运动方向的力，称为洛伦兹力。这个单极电机就是依靠洛伦兹力来转动的。请看下图
· 红色的封闭线是磁感线，描述了钕铁硼磁铁（在某一个截面上）的磁场分布。其上每一点的切线代表了该点的磁感应强度方向。蓝色的是电流方向，电流从电池正极流出，通过铜丝左右两侧分别流向负极。运用左手定则，可以判断通电的铜丝在磁场中受力的方向：绿色的·和×表示了铜丝上该点的受力方向，·表示受力方向垂直屏幕朝向读者，×表示受力方向垂直屏幕朝向屏幕背面。
· 仔细观察绿色的·和×，很容易发现，以铜丝在电池上的支点为界，左半边铜丝受力方向均为×，右半边铜丝受力方向均为·，所以铜丝就转起来了。
一个有趣的事实是，当你把电池倒过来放，铜丝就会逆向旋转。不改变电池的方向，把磁铁翻个面贴在电池底下，也有同样的效果。如果电池和磁铁都反过来，那么铜丝的旋转方向不会变化。赶紧试试吧~ 也可以尝试用前文中的方法再分析一下，看看为什么旋转方向会反过来呢？
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