神奇的电磁滚轮

一对看不到任何驱动装置的滚轮，通电后马上就开始迅速地滚动起来，而且还能爬坡，这差不多是世界上最简单的电动小车了。（视频请参见《中学科技》微博：/zhongxuekeji）到底是什么促使滚轮滚动的呢？一起来探个究竟吧！

电磁滚轮由几个部分组成：两个圆形磁铁、导轨、挡板、限位栏、常开开关、底板、防护罩、电路。

两个磁性小轮：

每个磁性小轮分别由一片直径30mm、厚10mm的圆形钕磁铁和一片圆形铝片构成，其中圆形铝片的直径比圆形钕磁铁直径略大，两片用胶水粘在一起组成一个轮子。用一根直径3mm、长70mm的铁丝做轴，把两个磁性小轮连接好，做成一个双轮滚轮。

导轨：

导轨由两片长700mm、厚0.5mm的铝皮制作。其中500mm长度做成水平面状，200mm长度做成弧形斜面状，目的是在磁性小轮冲上斜面断电后能自动回到出发点，在下一次演示时无需用手取回。

挡板:

导轨的两端设有挡板，挡板用有机玻璃做成，阻挡面上粘上泡沫塑料，挡板起缓冲作用。

1．由于钕磁铁的磁性很强，一旦吸住再分开就困难了。制作过程中要防止两片钕磁铁吸住，夹伤手指。钕磁铁很脆，防止跌落破碎。两个磁性小轮连接时，相对的一面需磁极相同。

2．磁性小轮为强磁铁，应避免其他铁磁性物体如手表等靠近，以免造成损坏。

3．通电过程中滚轮与导轨间会有电火花产生，周边不能有可燃性气体，以免发生危险。

4．由于通过电源的电流较大，所以为保护电源，可以串联一只大功率电阻。

乍看之下，很多人都对电磁滚轮是如何运动的感到十分惊诧，其实稍作分析之后，就会发现原理其实非常简单。我们知道通电导线在磁场里受到安培力的作用会产生加速度，电磁滚轮中电流通过导轨流过电磁滚轮铝片、轴、另一个铝片、导轨、开关、电源形成回路，通过两铝片的电流方向与磁性小轮的磁场方向垂直，所以铝片在安培力的作用下而产生加速运动。根据左手定则，很容易可以判断出铝片受到的安培力的方向，即小车的运动方向。这就是为什么要求两片圆磁铁磁极相同的一面相对，因为如果它们的磁场方向相同，小车就只能原地打转了。

因为工作电流较大，常开开关可以在瞬时通电时，起到保护电源的作用。底板的材料为木质，长900mm，宽150mm，厚5mm，下面装上支脚。防护罩用厚5mm有机玻璃做成,长700mm，宽130mm，高100mm，箱式罩壳，用来罩住滚轮整个运动区域，起到防护作用，可以防止灰尘落在导轨上，影响导电性能。

电路的电源用蓄电池（也可以用干电池），导线用塑包多股铜线，铜接线柱，避免用铁制品，以免影响电磁滚轮的运动。

了解了神奇的电磁滚轮的工作原理，再来看看法拉第制造的圆盘发电机。

圆盘发电机的构造跟现代的发电机不同，在磁场中转动的不是线圈，而是一个铜制圆盘。圆心处固定一个摇柄（如右图），圆盘的边缘和圆心处各与一个电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；铜制圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当转动摇柄，使圆盘旋转起来时，电流表的指针便偏向一边，说明电路中产生了持续的电流。

根据电磁滚轮的工作原理，你能够分析出圆盘发电机是如何发电的吗？