直流电机的结构和工作原理，就是讨论直流电机中的

“磁”和“电”如何相互作用，相互制约，以及体现两者

之间相互关系的物理量和现象（电枢电动势、电磁转矩、电磁功率、电枢反应等）。

 

一、

 直流发电机的基本工作原理 

直流发电机和直流电动机具有相同的结构，只是直流发电机是由原动机（一般是交流电动机）拖动旋转而

发电。可见，它是把机械能变为电能的设备。直流电动机则接在直流电源上，拖动各种工作机械（机床、泵、

电车、电缆设备等）工作，它是把电能变为机械能的设备。但是，当前已经有可控硅整流装置替代了直流发

电机，为了能使大家更好的理解直流电动机，有必要同时讲述一下直流发电机的原理。

 

我们首先来观察直流发电机是怎样工作的。

 

如图

1 所示，电刷 A、B 分别与两个半园环接触，这时 A、B 两电刷之间输出的是直流电。我们再来看看这时

线圈在磁极之间运动的情况。从图

1（a）可以看出，当线圈的 ab 边在 N 极范围内按逆时针方向运动时，

应用发电机右手定则，这时所产生的电动势是从

b 指向 a。这时线圈的 cd 边则是在 S 极范围内按逆时针方

向运动，依据发电机右手定则可以判断，

cd 边中的感应电动势方向是从 d 指向 c。从整个线圈来看，感应

电动势的方向是

d-c-b-a。因此，和线圈 a 端连接的铜片 1 和电刷 A 是处于正电位；而和线圈的 d 端连接的

铜片

2 和电刷 B 是处于负电位。如果接通外电路，那么电流就从电刷 A 经负载流入电刷 B，与线圈一起构

成闭合的电流通路。

 

当线圈的

ab 边转到 S 极范围内时，cd 边就转到 N 极范围内（图 1，b），用右手定则判断可以知道，这

时线圈

cd 边中产生的电动势方向是从 c 到 d，而 ab 边转到了 S 极范围内，其中电动势的方向则是有 a 到

b。由于电刷在空间是不动的，因此和线圈 d 端连接的铜片 2 和电刷 A 接触，它的电位仍然是正。而与线圈

a 端连接的铜片 1 则和电刷 B 接触，它的电位仍然是负。接通外电路时，电流仍然是从电刷 A 经负载流入

电刷

B，与线圈一起构成闭合的电流通路。不过，要注意到这时线圈内的电流已经反向了。 

由此可知，当线圈不停地旋转时，虽然与两个电刷接触的线圈边不停的变化，但是，电刷

A 始终是正电位，

电刷

B 始终是负电位。因此，有两电刷引出的是具有恒定方向的电动势，负载上得到的是恒定方向的电压

和电流。也就是说，尽管线圈

abcd 中感应电动势的方向不断交变，但是电刷 A 总是和处在 N 极范围内的

线圈边接触，电刷

B 总是和处在 S 极范围内的线圈边相接触，它们的极性始终不变。于是，线圈中的交流

电经过铜片和电刷整流后，便成为外电路中的直流电了。这两个半圆形的铜片就叫做换向片，它们合在一

起叫做换向器。

 

二、

 直流电动机的基本工作原理 

上面已经讨论了直流发电机的工作原理，现在再来讨论直流电动机是怎样工作的。

 

如果直流电机的转子不用原动机拖动，而把它的电刷

A、B 接在电压为 U 的直流电源上（如图 2 所示），

那么会发生什么样的情况呢？从图上可以看出，电刷

A 是正电位，B 是负电位，在 N 极范围内的导体 ab

中的电流是从

a 流向 b，在 S 极范围内的导体 cd 中的电流是从 c 流向 d。前面已经说过，载流导体在磁场

中要受到电磁力的作用，因此，

ab 和 cd 两导体都要受到电磁力 Fde 的作用。根据磁场方向和导体中的电

流方向，利用电动机左手定则判断，

ab 边受力的方向是向左，而 cd 边则是向右。由于磁场是均匀的，导

体中流过的又是相同的电流，所以，

ab 边和 cd 边所受电磁力的大小相等。这样，线圈上就受到了电磁力

的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时，线圈中的电流等于零，电磁力等于零，但

是由于惯性的作用，线圈继续转动。线圈转过半州之后，虽然

ab 与 cd 的位置调换了，ab 边转到 S 极范围

内，

cd 边转到 N 极范围内，但是，由于换向片和电刷的作用，转到 N 极下的 cd 边中电流方向也变了，是