直流电动机工作原理

直流电动机（Direct Current Motor）是一种利用通电导体在磁场中受力转动的现象，将电能高效转化为机械能的动力装置。本实验通过简化模型，直观展示了磁场、电流与洛伦兹力之间的动态交互规律。

核心物理机制

• 安培力/洛伦兹力：通电导线在磁场中受到力的作用。其大小由 F = BIL sinθ 决定。
• 换向器 (Commutator)：这是直流电动机的关键部件。它在线圈旋转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，确保线圈受到的转矩方向始终一致，从而实现持续旋转。
• 能量转化：电流通过线圈时，电能克服磁场力做功，转化为线圈转动的动能。

操作指南

• 旋转控制：点击“开始/暂停”控制线圈转动。使用滑动条调节转速（转/分 RPM）。
• 换向观察：点击“反转电流方向”按钮，观察洛伦兹力矢量（黑色箭头）如何瞬间改变方向，进而改变转动方向。
• 矢量解析：勾选“显示电流方向”、“磁感线”或“洛伦兹力”，在 3D 画布中实时分析矢量的空间拓扑关系。