旋转的金蛋或银蛋,被称为“魔蛋”,这个蛋蛋好神奇

灵雁聊情 2024-09-22 00:55:41

当你每天乘坐电梯上下楼时,当你路过建筑工地看到高耸的塔吊时,当你骑着电动自行车飞驰时,你有没有体会到电动机为我们的生活带来的便利呢?电动机又是怎么工作的呢?

科技馆里的金蛋、银蛋

北京科技馆、天津科技馆、深圳科技馆等都有这样一件奇妙的展项:展品中有一个托盘,托盘中放有一颗金蛋或银蛋,它的结构看起来很简单,却非常直观地为我们展示了电动机的原理。当你按下台面上的开关,原来安静躺在圆盘上的金蛋或银蛋开始慢慢旋转,就像被施了魔法似的,在托盘中不停地转动着,并且随着旋转速度的增加,会逐渐直立起来。为什么金属蛋可以自由地旋转起来呢?这其中包含了什么科学原理呢?

科学原理

在圆盘的下面布置三组线圈,每组之间有120° 的夹角。 为什么金蛋会旋转呢?答案就在这些线圈上。当我们按下开关接通电源后,在三组线圈中会通过三相交流电,圆盘中的金属蛋会旋转起来,并且随着转速的增加金属蛋会慢慢竖立起来。原来圆盘的下方有通电线圈,通电后,由于电磁感应的存在,围绕三组线圈会产生旋转的磁场。而摆放在圆盘中间的金蛋是一个闭合的导体,由于受到旋转磁场的影响,会在金蛋内部产生感应电流。而电流所受力的效应会阻碍磁场的旋转变化,表现为金蛋最终与磁场同步旋转。金蛋由实心部分和空心部分组成,它旋转起来之后,在重力和向心力的作用下,空心部分将向上竖起,使转动保持平稳,从而,随着旋转速度的增加就会自动直立起来了,并且在转动动能保持恒定时,身体的转动惯量越小转速越大。

魔蛋的科学原理

在托盘上放上硬币等小金属物品,启动按钮,硬币等小物品也可能振动或旋转起来。

看起来,那金蛋就像滑冰运动员一样,立起来,转动惯量小了,就更容易旋转了。

旋转的滑冰运动员

生活中的应用

旋转的金蛋看似简单,其实它是我们生活中常见的电动机雏形。伴随人类技术的进步,电动机出现了许多革新,并且出现了众多种类。从结构上区分,有用于医疗器械、电子设备的微型电动机,也有用于矿山机械的大型电动机;从驱动模式上区分,有交流电动机,也有直流电动机;从运转速度上区分,既有高速电机,也有低速电机和恒速电机。而且,由于电动机具有无污染的优势,电动汽车已经成为世界汽车行业的发展热点,电动机更是成为我们生活中离不开的动力工具。

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