一起動手制作門多西諾電機

將兩塊太陽能電池板和線圈連接起來，把它們放在磁場中，太陽光一照射就能旋轉(zhuǎn)起來，你相信嗎？本期科學(xué)課堂為大家介紹神奇的門多西諾電機。

門多西諾電機（ Mendocino motor）是一種以太陽能為動力的磁懸浮電動機。它最早是由美國發(fā)明家拉里·斯普林 （ LarrySpring）于 1992年發(fā)明的，因其發(fā)明地位于美國加利福尼亞州的門多西諾縣故此得名。

門多西諾電機是個聽起來很有專業(yè)感的名詞，不過這種電機的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，主要由轉(zhuǎn)子和底座（定子）兩部分構(gòu)成，常見的門多西諾電機可以根據(jù)轉(zhuǎn)子布置方式，分成水平軸和垂直軸兩種。門多西諾電機是一種高效率、高功率密度和低成本的電機，廣泛應(yīng)用于家用電器、汽車行業(yè)、工業(yè)自動化等領(lǐng)域。電機的高效率取決于它的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，由于電機的轉(zhuǎn)子和定子采用不同數(shù)量的磁極和線圈，可以在低速下產(chǎn)生高扭矩，并且在高速下產(chǎn)生高效率。電機的高功率密度取決于現(xiàn)代化的內(nèi)部構(gòu)造和使用稀土永磁體，稀土永磁體可以產(chǎn)生更強的磁場，從而提高電機的輸出功率。電機的低成本取決于其簡單的內(nèi)部構(gòu)造和工作原理，由于門多西諾電機的轉(zhuǎn)子和定子采用不同數(shù)量的磁極和線圈，它可以使用更少的材料來制造，并且可以生產(chǎn)出更便宜的電機。

門多西諾電機的基本理論在20世紀60年代就已經(jīng)出現(xiàn)。不過，價格昂貴的太陽能電池板在那時還只是航天工業(yè)的專寵，而且也沒有磁力足夠強大又廉價的磁體能夠讓愛好者一試身手。現(xiàn)在，這些限制條件已經(jīng)不復(fù)存在。我們只要有足夠的細心和耐心，就能DIY自己的門多西諾電機。你想制作一個門多西諾電機嗎？接下來請跟著本文一起動手做實驗吧！

科學(xué)原理：太陽光照射太陽能板，將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，與太陽能板相連的線圈中有電流通過，通電線圈周圍存在磁場，此時通電線圈在兩側(cè)強磁體磁場中受到安培力作用旋轉(zhuǎn)起來。

在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)過程中，粗略認為只有正對陽光的那塊太陽能板處于輸出狀態(tài)，使相應(yīng)的線圈有電流通過。而轉(zhuǎn)動使得被陽光照射的太陽能板面積不斷變化，產(chǎn)生電流的線圈匝數(shù)也不斷變化。有電流通過的線圈，其中的電流繞行方向是固定的，線圈相對磁場的位置也是固定的。而光源位置固定及內(nèi)部線路連接的巧妙結(jié)合起到了碳刷的換向作用，加上廢舊筆芯筆尖的小滾珠在強磁體上轉(zhuǎn)動時大大減小了摩擦力，使得轉(zhuǎn)子能持續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。

材料準備：太陽能電池板2塊（長100mm、寬28mm，5.5V、60mA）、漆包線（直徑0.18mm）、廢舊圓珠筆芯、圓形強磁體3個（直徑20mm）、熱熔膠、電烙鐵、木條2塊（長25cm）、木板底座 、電工膠布

實驗操作：1.用漆包線繞制一個200匝長9cm、寬2cm的長方形線圈，線圈兩端留出10cm接線端。

2.用電烙鐵將兩個太陽能電池板的正負極分別連接起來（即太陽能電池板1的正極與太陽能電池板2的負極相連）

3.用電烙鐵將長方形線圈與太陽能電池板并聯(lián)連接起來。

4.用熱熔膠將強磁體分別固定在兩根木條的10cm位置處（離木板底座）。

5.用熱熔膠將兩根木條固定在木板底座上，使之相距10cm。

6.將另一個強磁體固定在一根長11cm的木條中間，并將該木條固定在兩根長木條的頂端。

7.用熱熔膠和電膠布將廢舊筆芯與太陽能電池板、線圈固定起來，制作成一個轉(zhuǎn)子。

8.將塑料筆芯的金屬筆尖與頂部的強磁體接觸，強磁體吸住筆芯，用手推動轉(zhuǎn)子，檢查是否能被吸住旋轉(zhuǎn)。

9.將制作的門多西諾電機放到有陽光的地方（或者用強光照射太陽能電池板），可以觀察到電機持續(xù)轉(zhuǎn)動起來。