2.19 简易电动机

    看着眼前已准备好的各种设备，李不伟暗自庆幸自己找了两个得力的助手。

    辩理院中现在已专门有一间房子作为室验室，此时实验室内已经摆放了三个瓷质容器，尺寸正好与李不伟所要求的无异，而且范文进听说要放入铜板与锌板，又特意将容器的底部稍作加厚，他又担心万一意外破损，便一次制作了三个。另外，实验室中还运进去了几十个圆型的坛子，坛子中盛放的正是李不伟所说的硫酸，当然这硫酸的量也是三倍了。还有，在墙角立着三块铜板与三块锌板，正是用于制作蓄电池的电极板。

    实验室中还有一张桌子，此时桌上已整整齐齐地摆放了所有的零件，这些零件都是按照李不伟要求的规格制作的，当然又是杨万景的功劳了，听说李大人要这些东西，马上抽调了四名技艺高超的工匠制作模具，仅仅用了两天便完成了铁芯的制作。至于铜线，也是放了好几卷，这些铜丝都是按照李不伟的要求，拉到直径约0.4毫米左右粗细，如果中途不小心拉断，则又由工匠重新熔接起来，因此眼前这几卷铜线除了表层没有绝缘漆之外，基本上与后世的漆包线没有多大区别了。

    其实，李不伟之所以要做一个简易的电动机，还有另一个重要原因，这就是如果电动机一旦制作成功，其产生的震撼效应实在是太大了，试想在没有任何外力施加的情况下，一个简单的机构便能持久地运转，甚至还能带动些负载，而这个机械又只是用些铜丝、木头架、铁芯等常见物品制作，这在当时看来是极为不可思议，而李不伟要的正是这种效果，他要通过电动机的发明来争取更多的支持，从而实现他更大的目标。

    接下来先要试制电池了，这个cao作过程李不伟十分小心。由于铜板与锌板在铸制时已有了支架，因此可以放置得格外稳当，几人先将铜板与锌板放入容器，然后李不伟又接好了两根较粗的铜线，并且使这两根导线完全远离以防短路，再让范文进与徐永红两人慢慢倒入稀硫酸，待到了李不伟标定的刻度时，电池的准备工作已算完成。李不伟对这个简易电池是否能够工作并不怀疑，关键是看其提供的电力到底有多大。他以前上大学的时候，每当要试一些小型充电器是否工作，便将充电插头含入口中，如果舌尖能够感觉到发麻的刺激，便证明充电器有电流输出。但此时面对这个庞大电池，李不伟一时也不知道其电流到底有多大，所以他也不敢随便乱试，但据估计电压应该是在2V以内。

    李不伟找了一段最细的铜丝，然后将连接电极的两根铜线轻轻地碰到了铜丝的两端，只听“啪”的一声，一个不大的火花闪过之后，这截细铜丝竟然被击为两段，而断面处显然是被高温熔化的，几人见此情形均吃了一惊。看到这电池能够提供如此大的电流，李不伟一时也不敢大意，忙将引线从电池上摘了，又小心翼翼地做了简单的绝缘工作，这才放心，心想这电池短路的威力竟然如此之大，看来比起后世的五号充电电池不知要强上多少倍，甚至已赶上蓄电池了。其实李不伟有所不知，这种电池因为极板设计得大，因此在短路时，其短路电流自然大得足够将铜丝熔断，后世的车用蓄电池将5毫米的锣丝刀击断已是再正常不过了，李不伟现在制作的这个简易电池虽然不比后世的蓄电池，但也差不了多少，至少在最大电流上与三十安时的小型蓄电池已相差无几，只不过眼前这个电池只有不到2V的电压而已。

    既然电池已能工作，接下来就要做一个负载了，也就是李不伟所设计的简易电动机。电机转子的绕制工作最为复杂，李不伟还是决定每人制作一个绕组，于是他将绕制方法详细讲与范文进与徐永红，这二人倒也学得快，不一会就明白了李不伟的意思。绕组铁芯上先须用油纸包上一圈以及铜线与转子接触短路，然后再将铜丝绕制一层，并且铜丝间要留有间距用于绝缘，等到一层铜线绕过之后，再包上一层油纸，又开始了第二层的绕制，如此反复多次，最终使得每个绕组都绕上几百圈，并且有着相同的匝数，便算完成绕组的制作了。然后，这三个绕组要固定在木制转轴之上，两两成120度夹角，再将相邻的两组抽头相接，便有了三个绕组电极，这三个电极也按120度角均匀布于转轴表面。如此一来，转子的制作便算大功告成了。

    几人将转子制作完毕时，已过去了近三个小时，接下来是要制作定子了。因为宋朝时尚无法制作一定形状的永磁体，所以李不伟只好让人收集了几十块小型天然磁铁，然后又小心翼翼地将这些天然永磁体固定在定子上，使得定子组成一个环型旋转磁场，如此一来定子也算完工了。

    其实按李不伟原先的计划，是准备用线圈绕制电磁铁作为定子的，后来觉得这个定子制作起来太过麻烦，更何况这个电动机只是试验性质，一来是测试电池能否工作，以及电池到底有多大容量，二来也是为了给众人演示之用，所以便放弃了这个想法，只是采用些天然磁铁。

    由于许多零件都是严格按设计制作，因此三人在安装时并不费力，只需将元件组合起来再行紧固便是，尽管如此，等到整个电机组装起来以后，已是过去了近六个小时。几人顾不得吃饭，又将电刷进行了调整，然后将电刷接到了木制基座的接线柱上。至此，这台简易电动机终于算是大功告成，现在就差连上电池进行试验了。

    李不伟屏住了呼吸，小心翼翼地将电源接通，但电机却并没有如想象中那样开始转动，李不伟微觉失望，又检查了一番，这才放下心来。现在可以确定的是，电机中已有电流通上，因为李不伟刚才发现，转子线圈已微微发热，而且向某个方向转动的阻力要明显大于向相反方向转动的阻力，显然整个电机在电路上已基本没有问题，应该是电池电压不足的缘故了。于是几人又按刚才的方法制作了另外两个电池，为了保险起见，李不伟决定先将两个电池串联起来，果然不出所料，此时电机的转子已缓缓转动起来，由于三人在绕制转子时专门注意了******问题，因此这转子转动起来竟然颇为顺畅，只是转动得有些慢而已。

    此时范文进与徐永红两人看得眼都直了，起初在绕制转子时，俩人已隐隐猜到这可能是一种自动运转的机器，如今亲眼见到却又是另一番感受，一时两人看得发呆，竟然忘记了说话，直到李不伟将电源断掉之后，这才回过神来。

    李不伟见到两人神情，也不觉意外，反而有一种莫名的兴奋，他决定再加上一只电池试试，如此三个电池串联起来后，应该能达到五至六伏的电压了，但这样一来电流也更为强劲，因此李不伟在cao作时也十分小心，生怕一不小心伤了自己。为了防止意外，李不伟又叫两人都离得远了，然后才重新通上电。

    只见此时电动机比刚才运转得又要快上许多，rou眼已不能看清转子的结构了。李不伟让电机运转了约三分钟后停了下来，摸了摸绕组线圈，并没有觉得发热，估计是直接暴露在空气中转动的原因，但此时转子的紧固件已有些松动，而且轴承也已有些烫手了，显然铜制轴承与木制转轴并不能满足如此高的转速要求。意识到这些问题，李不伟又重新画了轴承的设计图，又在轴承侧面加了一个散热用的风扇。完成这些后，三人又重新用布条将转子包扎了一番，用于加固，此时的转子已完全看不到铜线了。

    完成了所有工作之后，李不伟这才笑眯眯地看着二人问道：“两位，觉得这个东西如何？”这二人此时已从震惊中恢复过来，现在听李不伟如此一问，又中忍不住一阵激动。的确，这种能够自己转动的机器真是闻所未闻，虽然也有些水车之类的无需人力与畜力的设备，但毕竟还是需要外界的动力用于驱动，如今这电动机完全没有任何外力驱动，只靠着两根铜线与几个装有硫酸的容器便能自行动转，简直不可想象。几人又测试了一会儿，李不伟叫二人将轴承拆下，拿了新画的轴承图纸前去改装。为了减少磨擦，新轴承的直径又有所减小，因为此时并不需要考虑轴承的强度问题，运转平顺才是最为关键的。

    由于电机基本通过测试，李不伟一时也兴奋难奈，回到家中时，他仍在想着这电机既然做成了，总该在上面加些东西才是，到底该用这电机做什么呢？对了，还是做个电风扇吧，如今天气渐渐热了起来，依依抄写教材时，倘若旁边有个电风扇倒还不错。如此想着，李不伟不禁笑出声来。

    周依依刚好端了汤点过来，看到李不伟面带笑容，奇道：“不伟哥哥，刚从徽州回来，又有什么事情这么高兴啊？”李不伟笑道：“我今天完成了一件大事，此事可以说是一个奇迹。”

    周依依听了也不觉奇怪，因为自从认识李不伟以后，奇怪的事见到的太多了，不说别的，仅是她与香儿这些天来所抄写的书本，其印刷质量与彩色插图在当时来看就已不可思议，更别说那些奇怪的字符了，便笑道：“只要你高兴，我也会高兴的，至于是什么事倒不重要。”李不伟听听她如此一说，不由得怔住，心想依依这两个月抄写教材太过辛苦，这也难为她了，只是没想到她竟然只在乎我的感受。李不伟心中一热，便想将那个MP3拿出来送给周依依，但突然又想到如今充电器的事还没解决，即使送给了她，过几天又会没电，不如等充电器的事情解决了再说。想到此处，又笑道：“依依，过段时间我送你件礼物，只是这件礼物实在太过惊人，你千万别让外人看到了。”李不伟只想着送周依依礼物，却丝毫没有想到倘若周依依拿了这MP3，他又该如何解释这MP3的来历。

    周依依听李不伟如此一说，顿时好奇起来，便着马上想知道到底是什么礼物，忽又听李不伟说过段时间才给，当下急道：“还要过段时间啊，我倒真希望日子过得快一些。”李不伟在她鼻子上轻轻一刮，笑道：“日子过得快了，你也老得快了。”话音刚落，李不伟突然觉得说一个女孩子变老的事不太吉利，又忙道：“不过如此一来，离嫁给我的日子也越来越近了。”

    周依依听了此话微微有些害羞，低头想了片刻，忽又抬起头看着李不伟道：“其实，我……我一直都想赶快嫁给你的，即使你不娶，我也会缠着你的……”她顿了顿，又低声道：“你说一个女孩子家说出这种话来，我是不是有些不害臊啊？”

    李不伟看她脸上一丝红晕突现，但看向自己的目光却又坚定无比，心想她一个女孩子家说出这样的话来，又是在礼教甚严的宋朝，显然对自己情意甚重，他一时不知说什么才好，突然间情不自禁，忍不住抱住周依依的纤腰，在她唇上轻轻一吻，正准备说几句感人肺腑的话出来，却觉得周依依娇躯一颤，竟然迎了上来伸手抱住了自己。李不伟正值年少，哪里禁得住这等诱惑，霎那间已不知自己身在何处，心中只想着将身边的人抱得更紧些，才能宣泄自己的情感。

    过了半晌，周依依突然惊声道：“哎呀，汤要凉了，快喝吧。”李不伟此时哪里舍得松手，当下在她耳边轻声道：“依依，你含了喂给我吧。”周依依笑嘻嘻地挣脱了李不伟的手臂，端起汤喝了一口，却并不咽下，径直走向李不伟，待看到李不伟坐在那里闭着眼睛，嘴巴却张得老大，像个嗷嗷待哺的婴儿，突然道：“你叫我一声妈，我便喂你。”话音刚落，，忽又觉得不好意思起来，脸上羞得通红，却并未发现自己刚才为了说话，竟然将那口汤咽了下去。

    李不伟睁开了眼，看她如此娇羞欲滴的模样，心中一动，又忍不住要上前抱住亲热一番，忽又听到有人敲门，两人都吓了一跳，忙开门一看，原来是香儿站在门外，手中正拿着一本刚刚抄好的书。

    看到二人如此神色，香儿忙道：“李大哥，我的这本今天也抄完了，正准备前来交给你呢。”李不伟笑道：“香儿，进来说话。”

    香儿犹豫了一下便与李不伟进了屋，又见李不伟笑道：“香儿，如今你已是我亲meimei了，以后称呼要改一下，李大哥这三个字听起来怎么也不像meimei叫哥哥的称呼，你以后就直接叫我哥吧。”

    香儿听了此话，一时有些不好意思起来，周依依却在旁边催促个不停，非要让香儿叫一次听听，然后又亲自示范了几次，香儿这才低低叫了一声“哥”。李不伟听得一怔，竟然别有一番感受，他本是独生子，自然也无兄弟姐妹，从小到大从未有人叫过自己哥哥，而自己也没叫过任何人为meimei或jiejie，如今听得香儿如此称呼自己，一时竟然激动不已，双手往香儿肩上一按，大声道：“香儿，如今你就是我亲meimei了，以后只要有我在，绝对不会让任何人欺侮你！”

    香儿看李不伟如此举动，也有些出乎意料，脸上一红，却也不躲闪，轻声道：“只要与你和依依jiejie待在一起，自然是没人欺侮我的。”

    李不伟看她说此话时颇为忧虑，欲言又止，心想这小姑娘显然还是有所担心，看来以后还得对她多多关心才是，便笑道：“香儿，书先放在这里，我看了过后再找另一本给你。只是抄这些书时不要太过辛苦，累病了就不好办了。”

    香儿低声道：“其实我抄这些书也并不太累，只是抄得有些慢，还担心你等不及呢。”

    李不伟笑道：“怎么会等不及呢？这些书虽然重要，但也没有你和依依的身体重要。”话虽然如此，可李不伟心中却想，眼下电动机的试验已经算是成功，看来电磁学也要加入讲学内容中了，如此一来又有许多教材要抄写，可按目前的情况来看，这抄书的进度是慢了些，但话说回来，她们两人都已尽了力了，我又怎么能再加催促呢……

    第二天，范文进与徐永红已将新的轴承带了回来，新轴承上子加了两个木制的风扇，李不伟让二人再装上一试，竟然发现颇有效果，轴承在运转五分钟之后已不像昨天那般发热，看来昨天的发热也是因为散热不良的原因了，只是目前的轴承的阻力仍然太大，但李不伟此时也管不了许多了。电机又运行了一会，李不伟看着没有问题，便让两人将其余众人都叫了进来。此时众学者除了一些正有公事不在辩理院内，其余的大都赶了过来，不一会屋子里便挤满了数十人，好在这屋子还不算小，一时倒也不会过于拥挤。

    李不伟又向众学者演示了一遍电动机，众人的惊讶程度绝不亚于徐永红与范文进二人，这二人毕竟参与了整个制造过程，多少还有些心理准备，而此时前来的众学者却是第一次见到如此情形，早已呆若木鸡，一时静悄悄的没人说话，只有电机发出的低沉的嗡嗡声。

    过了半晌，终于还是范东来先开口，声音竟然有些颤抖：“李大人，这……这叫做电动机的机械果真是会自己转动，还请大人将原理略为解释一二。”他虽然觉得惊讶，但又想这电动机绝对不会自己动起来，一定有其原因。李不伟赞道：“范大人不愧是大宋的司天监，知道此机器之所以能自动运转，必定有其道理。”说着，便将电池能产生电动势，又在导体中产生电流，而电流能产生磁场的原理讲了一下，又将众人叫到电机前面，详细地解释了每个零件的作用，不过考虑到时间关系，对于电磁学的右手法则，以及磁场强度单位等内容就没有加以解释了。

    尽管如此，众人已大概明白了其原理，只是对于电池的原理却一时还不太理解。李不伟看众人甚是急切，便又耐心地将电池的原理讲了一遍，并第一次说出了“电”的概念。其实古时对电的概念多从雷电中得来，至于人工产生的电，众人却是第一次听说。李不伟只好又简要地画了一张图，说明了能量如何从化学能转为电能，再由电能转为机械能，并且又说明了电池也有用尽的时候，因此这个电机也不会一直转个不停，在电池用尽时自然会停止转动。

    在讲解这些问题之时，李不伟尽量少用一些生疏的词语，他生怕众人有所怀疑，心想这李大人到底是什么来历，竟然懂得如此多的知识？其实李不伟的担心有些多余，此时众人一心想着电动机，又哪里会考虑到这些知识是从何处而来？即使偶尔有人起疑，也万万想不到这些技术竟然来自几百年后。

    待给众人讲完之后，李不伟笑道：“各位，其实电动机之所以能造出来，全得益于物理学中的电磁学，这些知识我也是因机缘巧合才知道的，日后自然也会讲与各位听，因此倒不急于一时弄清楚其原理，只要知道有这么回事就行了。”众人听得一阵激动，又在屋里观看了一阵，直到李不伟断开电源，这才慢慢散去，一路上仍不停地议论这电动机的种种用途。

    其实在李不伟一开始的计划中，并没有准备将电磁学讲给众人，因为他觉得运动学与力学才是最重要的，而电磁学的知识却基本上用不到。但正是因为他需要一个充电器，由此想造出电池，这才又进一步造出了电机，而李不伟也深知目前这种电池制造方法并不是长久之计，况且这种电动机本身也并不适用，如果不造出发电机来，仅靠这种小打小闹地做一些东西，没有任何意义，充其量也只能在实验室中作为讲学之用，或是让更多的人大吃一惊而已。所以，李不伟又将电磁学也纳入了物理教学范围，因为根据目前情况来看，有了直流电，就可以产生强力磁场，然后就可以造出人工永磁体，而有了人工永磁体，理论上就可以造出直流与同步交流发电机，而有了交流电，就可以造出无需永磁体的交流电动机。

    话虽如此，李不伟也知道这些在目前仅仅是设想而已，在现在看来，要造出这些东西比登天还难，但随着对宋朝科学技术的慢慢了解，以及培养出更多的人才，谁又能保证什么事不会发生呢。

    （注：从本章开始，会多了一些讲技术的章节，第二卷还剩下六十多章，大概有三十章与技术有关。如果读者觉得讲解技术太过枯燥，可以大概浏览一遍，知道又有什么东西造出来就行了。另：这种简易的电动机，在宋朝时如果能制作出铜线，是完全有条件制作出来的。以前有一期少年科学杂志上曾介绍过一种电动机，用普通的细电线，非漆包线，以及罐头盒的铁皮，另外加几块磁铁，就可以做出简易的电动机。）