加上了電流換向器後,載電線圈在磁場中的轉動會如何呢?
顯示一個簡單電動機的可行設計。跟在上一節中的互動 \(1\) 設置不同,這裏我們引用了一個電流換向器 (commutator),該換向器可看作是一個帶有兩個間隙的導電半圓環。通過這個換向器我們就有以下情形。
把電路的開關閉合後:
電流換向器的作用是當線圈位置超越垂直位置後,立即把進入線圈的電流逆向(如下方的所示),從而維持作用於線圈上的力矩和線圈轉動方向相同,線圈於是才可不斷轉動。
以下讓我們更仔細地看看電流換向器的運作:
設起初電線圈為平行於磁場:
如所示,電流於 \(\rm{D}\) 半環進入電線圈,並於 \(\rm{A}\) 半環離開。
當電線圈轉了 \(90\) 度,平面跟磁場垂直時:
顯示,由於兩半環均接觸不了外電源,故電流在此暫時停止。
當電線圈越過垂直位置,共已轉了 \(180\) 度後:
顯示,\(\rm{A}\) 半環和 \(\rm{D}\) 半環位置跟原來的對調了(相對於第 \(1\) 步時),電流流向於是便從 \(\rm{A}\) 半環流入並從 \(\rm{D}\) 半環流出,這就使得線圈內的電流逆向,從而保證線圈的暢順轉動。
演示了線圈上所感應的力:
總括而言,當電線圈越過垂直位置後,電流換向器便使線圈中的電流逆轉,令垂直於畫面的導線所感應的力也逆轉,保持線圈的轉動。