马达的运作原理
今期笔者会先介绍传动装置。首先是传统的驱动器──马达（Motor）。 马达，一般人俗称「摩打」，它可说是无处不在。由家里的洗衣机、电风扇、冷气机，到代步用的巴士、铁路、飞机，无一不使用马达。机械人方面更是不可或缺的一环，因为现时绝大部份电动机械人，不论是利用肢体来走路，或是利用车轮、履带来行走，都要依靠马达才能活动。马达面世至今已有一百多年，已发展出不同种类以配合各式各样的用途。不过笔者首先要介绍的是最基本的DC马达（DC Motor）。
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如 上期所述，马达是将电力转化成机械动能的装置。但在解释马达如何运作前，读者必先要知道电磁铁（Electromagnet）的概念。图1展示了一项实 验。当包裹着那根铁钉的电线圈通电之后，会产生一个磁场（Electromagnetic Field），而那根铁钉亦会被磁化（Magnetization），变成带有磁性的金属并附有极性，如图中所示。假如电线圈的电流方向改变，其磁场的两 极便会对调，变成了左边是南极，右边是北极。但由于在外面有另一个固定的同极性磁场存在，于是那根铁钉便会旋转，直至两个磁场成九十度角（或小于九十度 角）为止。 |
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这 个简单的实验表达了一个重要的原理，就是我们可以借着两个磁场之间「同性相斥，异性相吸」的特性产生机械运动。再想象一下，假如我们可以不停地改变电磁铁 两极的位置，便可以令电磁铁持续地运转，从而制造出一个持久的旋转运动。若更进一步，在这个会旋转的电磁铁上加上伸延轴心并装上车轮，便可以制造出车辆 了。但要将以上的实验转成实用的马达，还需要在设计上稍作修改，变为图2的模样。
图 2
在电磁学上，这种现像称为「弗林明左手定律」（Fleming's Left Hand Rule）。为何叫左手定律呢？乃是因为可以用左手的姆指、食指及中指来表达这个现像。至于这三只手指跟图2又有甚么关系呢？希望读者能花点时间推想一下。下期笔者会继续解释。
