电动机的发明

　　奇迹概览

　　电动机又称为马达或电动马达，是一种将电能转化为机械能，再利用机械能产生动能，用来驱动其他装置运动的电机设备。它应用了电流的磁效应原理，利用通电线圈在磁场中受力而转动。电动机按使用电源不同，分为直流电动机和交流电动机。

　　19世纪，电动机的发明不仅使人力和畜力从繁重的劳作中解脱出来，而且还实现了电能和机械能的互换。不仅如此，电动机使电能的远距离传递和转化成为现实，电能逐渐进入人们的工业生产中。至此，一个崭新的时代--“电气化时代”到来了。

　　⊙奇迹探秘：

　　1.电动机的发明者是谁？是在什么时间发明的？

　　英国物理学家迈克尔·法拉第和美国物理学家亨利总是被误认为是电动机的发明人。其实，法拉第和亨利并没有发明可使用性的电动机，而是发现了“电磁感应现象”。

　　他们之所以被误认为是电动机的发明人，主要原因在于“电磁感应现象”是电动机的基本工作原理。这就是说明，在电动机发明之前，法拉第和亨利已经在原理上确定了制造电动机的可能性，只是没有进一步地创造而已。

　　而真正能用于工业生产的电动机，是比利时发明家格拉姆于1870年前后发明的。

　　格拉姆（1826-1901），比利时发明家。格拉姆出生在比利时一个公务员家庭里。他在学校里的成绩欠佳，不过，他的双手非常灵巧，在摆弄电气设备方面是一个高手。1856年，格拉姆来到巴黎，从此就一直生活在巴黎地区。他在一家专门制造电气设备的公司里谋到一份工作。1867年，他制成了一台改进型的交流发电机。1870年前后，他又搞出了一台直流电动机。于是，电力工业就以格拉姆发明的直流电动机为基础逐步发展起来了。

　　2.在国际单位制中，法拉是什么单位？它的命名有什么原因吗？

　　国际单位制中，电容的单位是法拉，简称“法”，单位符号是F。此单位是以发现电磁感应现象的英国物理学家迈克尔·法拉第的名字而命名的。

　　3. 什么是电磁感应现象？主要应用于哪些方面？

　　闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应。电磁感应现象显示了电、磁现象之间的相互联系和转化。电磁感应现象在电工技术、电子技术以及电磁测量等方面都有广泛应用。

　　走近奇迹

　　19世纪初，随着工业的发展，电力逐渐被广泛利用，与此同时，第二次工业革命也拉开了序幕。这个时期，很多国家的物理学家都纷纷投入到电磁的研究以及发电机、电动机的发明中。而电动机的发明是在电流的磁效应原理的基础上，而发明这一原理的是丹麦物理学家汉斯·克里斯蒂安·奥斯特。

　　1820年，奥斯特发现电流磁效应后，许多物理学家便试图寻找它的逆效应，提出了磁能否产生电，磁能否对电作用的问题。

　　第二年，也就是1821年，法拉第在读过奥斯特关于电流磁效应的论文后，被这一学科领域深深吸引，于是，他在同年发现了通电流的导线能绕磁铁旋转。接着，他借鉴奥斯特的实验，专门对电和磁铁的作用进行探索。

　　不仅是法拉第，其他科学家也在努力寻找着“磁生电”的答案。而美国物理学家亨利于1830年，在电磁铁两极中间放置一根绕有导线的条形软铁棒，然后把条形铁棒上的导线接到检流计上，形成闭合回路。他观察到，当电磁铁的导线接通的时候，检流计指针向一方偏转后回到零；当导线断开的时候，指针向另一方偏转后回到零。这就是亨利发现的电磁感应现象。但是，亨利没有及时公开发表自己的实验结果。

　　1831年，法拉第终于通过10年的研究，也发现了电与磁互相作用。于是，法拉第向英国皇家学会提交的一个报告中，把这种现象定名为“电磁感应现象”。电磁感应规律的发现，对人类社会有着划时代的贡献，使后来人们发明发电机、电动机、变压器，以及交流电的利用等等成为可能。

　　德国科学家雅可比于1834年前后，制成了一种简单的装置：在两个U型电磁铁中间，装一六臂轮，每臂带两根棒型磁铁。通电后，棒型磁铁与U型电磁铁之间产生相互吸引和排斥作用，带动轮轴转动。这大概就是电动机的雏形。后来，他做了一个更大型的装置，安在小艇上载着几名乘客驶过了穿越德国的主要航运水道--易北河，当时还引起了很大的轰动。但这种电动机都没有多大商业价值，用电池作电源，成本太大、不实用。

　　直到第一台实用直流电动机问世，电动机才得到广泛应用。1870年，比利时工程师格拉姆发明了直流发电机。后来，格拉姆向直流发电机输入电流，其转子会像电动机一样旋转。于是，这种格拉姆型电动机大量制造出来，效率也不断提高。与此同时，德国科学家西门子接连制出更好的发电机，并着手研究由电动机驱动的车辆。1881年，西门子公司制成了世界最早的电车。但当时的电动机全是直流电机，只限于驱动电车。

　　1888年，克罗地亚出生的美国发明家尼古拉·特斯拉发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成的，又称感应电动机。这种电动机结构简单，使用交流电，无火花，因此被广泛应用于工业和家庭电器中。

　　随着科学家对电动机的深入研究，1902年，瑞典工程师丹尼尔森首先提出同步电动机的构想。同步电动机工作原理同感应电动机一样，由定子产生旋转磁场，但转子用直流供电，转速固定不变，不受负载影响。因此同步电动机特别适用于钟表、电唱机和磁带录音机。

　　由于电动机的使用和控制非常方便，而且工作效率较高，没有烟尘和气味，不污染环境，噪声也较小。因此，在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面都能看到电动机的身影。电动机的发明为工业大生产提供了强大的动力，从而使得人类社会的生产力得到迅猛的发展。

　　⊙奇迹探秘：

　　4.电动机与发电机的区别是什么？

　　在电力的使用中，发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能；电动机则相反，是将电能转化为机械能。

　　【电动机的构造】

　　电动机的种类很多，以基本结构来说，其组成主要由定子和转子构成。定子在空间中静止不动，转子则可绕轴转动，由轴承支撑。定子与转子之间会有一定空气间隙，以确保转子能自由转动。定子与转子绕上线圈，通上电流产生磁场，就成为电磁铁，定子和转子其中可为永久磁铁，磁场对电流受力的作用，使电动机转动。

　　【第二次工业革命】

　　第二次工业革命以电力的广泛应用为显著特点。从19世纪70年代开始，出现了一系列电气发明。1831年，英国科学家法拉第发现电磁感应现象。此后，很多科学家对电作了深入的研究，并纷纷开始研制发电机和电动机。1866年，德国科学家西门子制成一部发电机，后来几经改进，逐渐完善。1870年前后，比利时人格拉姆发明电动机，电力开始用于带动机器，成为补充和取代蒸汽动力的新能源。从此，电力工业和电器制造业迅速发展起来，人类跨入了电气时代。随后，电灯、电车、电钻、电焊机等电气产品如雨后春笋般地涌现出来。

　　所以，第二次工业革命时期是以电力为代表的自然科学的新发展时期。自然科学开始同工业生产紧密地结合起来，更进一步地推动了生产力的发展，特别是电动机广泛应用于工业技术使第二次工业革命取得了巨大的成果。