直流电动机 · 电能如何变成动能

转速表指针与换向火花：读数所在电枢与线圈：在气隙磁场中受力的载流体N 极与正极引线S 极与磁感线 B（N → S）安培力偶 F = I·L×B开架式直流电动机：电流经碳刷压在半环换向器上进入线圈；线圈的两条边在 N→S 的气隙磁场中电流相反，受到的安培力一上一下，形成同向力偶。转到中性面时绝缘缝隙滑过电刷，电流反向，力偶继续推着转子同向旋转——换向器就这样把来回摆动改成了连续转动。

实验控制与读数 (CONTROL DECK) 待机 · 未通电 ☀️ 切换浅色主题

显示安培力 F 显示磁感线 B

端电压 U 6.0 V

端电压 U0.0 V

回路电流 I0.00 A

反电动势 E0.00 V

平均转矩 τ0.0 mN·m

转速 n0 RPM

转子动能 Eₖ0 mJ

机械功率 P0.00 W

转换效率 η0 %

这台马达怎样把电能变成动能

阶段一 · 电流入线圈

电刷把电流压进换向器

合上闸刀，端电压 U 在回路里建立电流。碳刷在弹簧压力下贴着换向铜片，电流经铜片进入线圈，电功率 P = U·I 持续输入。

阶段二 · 安培力偶

两条边的力方向相反

线圈两条边在气隙磁场里电流方向相反，所以受到的安培力 F = I·L×B 也相反：一边向上、一边向下。大小相等、方向相反的一对力，正好绕轴形成同向转矩 τ = 2F·r·|cos φ|。

阶段三 · 换向器

在中性面翻一次电流

线圈转到中性面时力臂为零，本来会停住或往回摆。就在这一刻，半环之间的绝缘缝隙滑过电刷，线圈电流反向，力的方向也跟着反过来——转矩始终同向，死点被跨过去了。

阶段四 · 反电动势

转速自己找到平衡

转子与飞轮储存动能 Eₖ = ½Jω²。转速升高后线圈切割磁感线，产生反电动势 E = Kₑω，把回路电流压低，直到电磁转矩等于摩擦与负载所需，转速稳定下来。