【科技發明中能對人類影響極其深遠的當屬電力是其一，而電力應用中能對科技發展影響極其深遠的，當屬電動機。
    電動機的邏輯很簡單，機械力能夠轉化為電力，那麽電力也一定有辦法可以轉化為機械力。
    其設計原理中很重要的一個點就是磁力。
    無論是天然存在的磁鐵，還是人為給銅線圈通電生成的人造磁鐵，它們的磁力都應對了一個基本現象，那就是同極相斥、異極相吸。
    雖然磁鐵的兩極都符合同極相斥、異極相吸，但還是有必要根據磁場的方向給磁鐵確定兩極的名稱，也便於後續理解。
    先以天然磁鐵為例，因為地球本身就是一個大磁體，所以用一根細線懸掛磁鐵的中心，使磁鐵能夠自由轉動。
    那麽當磁鐵靜止時，磁鐵一端指向地球北極的就是北磁極，指向地球南極的一端就是南磁極。
    又因為英文南極北極的開頭字母大寫分別是s和n，所以也可以用n極和s極來簡稱磁鐵的兩個磁極。
    而以銅線圈通電產生磁場的人造磁鐵就不那麽方便用這個方法了。
    但是根據電流激發磁場的磁極方向是固定的。
    於是用右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，那麽大拇指所指的那端就是通電螺線管的n極，相應的另一端就是s極。
    當通入電磁線圈的電流方向改變時，磁極自然也會隨之改變。
    那麽再根據同級相斥、異極相吸，如將磁鐵打造成一個長條狀，再給磁鐵中心穿入一根軸，使磁鐵可以受摩擦力較小地旋轉。
    那麽當另外一根磁鐵的n極與穿在軸上的磁鐵n極靠近時，那麽軸上的磁鐵就會因磁場排斥旋轉半圈。
    直到軸上的磁鐵旋轉半圈到s極與另一個磁鐵n極形成異極相吸時，軸上磁鐵停止旋轉。
    這時再調轉一個磁鐵的方向，軸上的磁鐵又會因為同極相斥而旋轉。
    但是用人力去頻繁調轉磁鐵方向顯然無法實現有效對外輸出動力。
    於是換一個思路，通過改變電流方向去改變人造磁鐵的磁極，而另一個永磁體固定不動。
    如此就能通過頻繁改變電流方向去使軸上的磁鐵也能實現旋轉。
    那麽現在的問題就在於如何頻繁改變電流方向。
    這裏麵就要用到一個專門的結構組件，換向器。
    它並非靠複雜的電路實現電流方向改變，而是用它特殊的結構。
    為了方便理解，將固定在有軸人造磁體旁邊的永磁體，改換為兩側磁極相對的彎曲磁體。
    中間的有軸人造磁體也換成形狀更靠近兩側彎曲永磁體的金屬回路，也叫電樞。
    金屬回路通電也有磁場，原理跟電磁線圈是一樣的，不過因為中間間隔較大且單一匝數的金屬回路通電磁力較弱，但增加匝數和輸入電流後磁力也不弱於電磁線圈。
    給金屬回路通電後，金屬回路也會旋轉至與兩次彎曲永磁體異性相吸的位置。
    再給這樣的金屬回路電樞增加一個換向器與之焊接相連。
    換向器由兩個換向片組成，也就是弧形的銅片，兩塊銅片有對稱的縫隙。
    換向器與電樞相連，隨電樞旋轉一起旋轉。
    再給與換向器接觸的兩側原本固定的通電電線，換成由具有導電性的石墨，石墨內部有彈簧頂著。
    可以保證石墨與換向器接觸通電，換向器旋轉至縫隙時，石墨也能因彈簧頂著而與換向片保持滑動接觸。
    這種結構被稱之為電刷。
    此時開啟電源，電流經電刷流入換向片，再經換向片流入電樞至另一側換向片，再流過另一側電刷之電源形成回路。
    電樞得到電流後生成磁場開始在同極相斥下旋轉半圈，這時的換向器也隨之旋轉半圈，轉到兩塊換向片對稱縫隙處，此時的電刷與原本滑動接觸的換向片因縫隙而脫離接觸。
    脫離的同時電刷也與另一半換向片接觸，也正是這個時候電流方向發生改變。
    要注意的是電刷輸入電流的方向是固定的，但是在換向片與電刷因縫隙脫離接觸時，電樞已經旋轉到與彎曲永磁體接近異極相吸的位置。
    電刷與換向片脫離接觸，與另一個換向片接觸時重新產生了電流，而這時的電樞又變成了與彎曲永磁體同級相斥的磁極。
    因而可以繼續旋轉下去，從而帶動換向片與電刷不斷接觸脫離再接觸。
    這就是電動機運轉的最基本原理。
    為了增加效率，可以在原有的基礎上再增加一組電樞和換向片，兩個換向片增加到四個，中間依然用縫隙向隔開。
    再增加幾組依然沒有問題。
    相當於電樞中間的磁極不必要旋轉至快要接近與彎曲永磁體異極相吸的位置就提前改變了磁極，磁力增強和衰弱也就不會有明顯波動。
    根據線圈匝數越多磁場越強，於是還可以把一組為單個金屬銅線的電樞換成多股銅線。
    不過因為多股銅線會隨高速旋轉而亂成一團，或與隔壁電樞銅線相接觸造成短路。
    所以中間的軸還需要用形狀類似齒輪的絕緣材料隔開不同的電樞銅線，同時起到固定銅線高速旋轉也不亂動。
    這就是直流有刷電動機的基本結構。
    日常生活中的電動玩具、電風扇、電吹風、抽水泵、攪拌機、精密車床加工、傳送帶、電動車等等電器都會廣泛用到它。
    但是它其中有一個很明顯的缺點，那就是電刷會因與換向片持續滑動摩擦而磨損。
    電極速度越快磨損也就越快，石墨就算耐磨也有極限，頻繁更換成本會大幅增加不說，更換起來也會非常麻煩。
    尤其是那些很小的有刷電動馬達，因為太小很難更換石墨，同時小電器的價格不高，更換的成本可能還不如重新買一個新的小電器。
    所以這一點很大限製了配備有刷電動機的產品壽命。
    於是電動機發展的很關鍵一步，就是向無刷電動機進行改良。】
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