Но мы не смогли сразу понять, как этот двигатель действует. Тогда вожатый нарисовал нам простейший электродвигатель, состоящий из постоянного магнита, рамки, соединенной с коллектором, и щеток. Если к такому двигателю присоединить источник тока, то ток, пройдя через проводник рамки, создаст вокруг него магнитные силовые линии. При этом за счет взаимодействия силовых линий рамки и силовых линий постоянного магнита рамка начнет поворачиваться. Когда она повернется на пол-оборота, щетки перейдут на другие секторы коллектора. Из-за этого рамка как бы снова окажется в исходном положении. Так она и будет продолжать вращаться до тех пор, пока к щеткам подключен источник тока.
— Если хотите,— продолжал вожатый,— давайте сами сделаем модель электродвигателя и испытаем его. Это поможет вам понять, как работает настоящий двигатель.
Мы нарезали из жести три десятка кружочков, сложили их столбиком и просверлили отверстие. Затем этот столбик надели на спицу, закрепили его на ней и пропилили два паза. На эту же спицу плотно надели круглую пробку и прикрепили к ней нитками два полукольца, вырезанных из тонкой латуни. Вместо рамки сделали обмотку из нескольких сотен витков тонкой изолированной проволоки. Концы этой обмотки очистили от изоляции и присоединили к полукольцам коллектора.
— Вот,— сказал вожатый,— у нас получился ротор двигателя.
Далее мы сделали две маленькие стойки с отверстиями и пропустили через них концы оси ротора. Закрепили стойки на дощечке так, чтобы ротор мог свободно вращаться. Затем из тонкой латуни сделали две щетки и закрепили их на дощечке около коллектора.
— Давайте теперь попробуем присоединить к щеткам батарейку,— предложил вожатый и сам сделал это.— Как видите, ротор остался неподвижным. Но что же произошло? А вот что. Ток от батарейки прошел через щетки, полукольца коллектора и, наконец, через обмотку ротора, и от этого сердечник ротора намагнитился.
Попробуем убедиться в этом,— и вожатый поднес компас к сердечнику ротора.— Видите, стрелка компаса повернулась к полюсу ротора. Теперь наденем на ротор постоянный магнит. Когда мы сделали это, ротор двигателя начал быстро вращаться. Вот вам и простейший электродвигатель,— сказал вожатый и спросил, понятно ли нам, как он работает.
— Не совсем,— ответили ребята.— Расскажите, пожалуйста, еще раз про коллектор.
Вместо ответа вожатый проделал такой опыт. Отсоединил выводы обмотки ротора от пластин коллектора и присоединил к ней батарейку. Ротор повернулся и застыл неподвижно между полосками постоянного магнита.
— Boт видите,— продолжал вожатый,— когда через обмотку ротора проходит ток, его сердечник намагничивается и ведет себя точно так же, как и стрелка компаса, то есть своим северным полюсом притягивается к южному полюсу магнита, а южным — к северному. Вот поэтому ротор поворачивается и останавливается. Теперь давайте поменяем местами выводы батарейки, подключенной к обмотке ротора.— Как только вожатый сделал это, ротор опять повернулся на пол-оборота и остановился.— Отчего же это произошло? Да оттого, что, когда мы поменяли местами выводы батарейки, ток через обмотку ротора пошел в противоположном направлении. При этом и магнитные силовые линии, создаваемые этой обмоткой, также поменяли свое направление на противоположное. Другими словами, там, где раньше у ротора был северный полюс, теперь стал южный, а где был южный, стал северный. Естественно, что при этом «новый» северный полюс ротора стал притягиваться к южному полюсу магнита, а «новый» южный полюс — к северному. Вот поэтому ротор снова повернулся еще на пол-оборота.
Так будет происходить всякий раз при изменении направления тока в обмотке ротора. Вот с помощью коллектора и щеток и осуществляется такое переключение обмотки ротора, и он непрерывно вращается. Теперь все понятно? — спросил вожатый.
— Да,— ответили мы.
— Но не ясно, почему же в двигателе, который мы видели, нет постоянного магнита? — спросил я.
— Там вместо него применен электромагнит,— ответил вожатый.— Его можно использовать и в нашем двигателе. Хотите — давайте попробуем.
Мы нарезали из жести два десятка полосок одинаковой ширины, сложили их вместе и изогнули по форме магнита, а затем обмотали обмоткой из нескольких сот витков тонкой изолированной проволоки. Вот и получился статор. Мы его укрепили на дощечке вместо постоянного магнита и подключили концы обмотки статора. Присоединили батарейку — и ротор двигателя опять начал вращаться. Вот теперь наша модель стала больше похожа на настоящий двигатель. Только у обычного двигателя на коллекторе не одна пара пластин, а целый десяток пар и число обмоток ротора такое же большое.
