전기 모터의 작동원리
전기 모터는 어느 곳에나 있다. 집 안에서 볼 수 있는 거의 모든 기계적 운동은 AC(교류)나 DC(직류) 전기 모터에 의해서 일어난다. 모터가 어떻게 움직이는지 이해한다면 자석과 전자기 그리고 전기에 대한 일반적인 사항을 많이 알 수 있을 것이다. 전기 모터는 자석을 이용해서 운동을 만들어 낸다. 자석을 가지고 놀아본 적이 있다면 반대 극끼리는 서로 잡아당기고 같은 극끼리는 서로 밀쳐낸다는 것을 알 것이다. 따라서 만일 양 끝을 N(북)과 S(남)로 표시한 자석 두 개를 가지고 있다면 한쪽 자석의 N은 다른 자석의 S를 잡아당기게 될 것이다. 반면에 한쪽 자석의 N은 다른 자석은 N을 밀쳐내고 마찬가지로 한쪽 자석의 S는 다른 자석의 S를 밀쳐낼 것이다. 전기 모터의 안쪽에서는 이런 밀고 당기는 힘이 회전 운동을 만들어 낸다.
전자석
전자석은 전기 모터의 가장 중요한 부분인다. 못에 철선을 100번 정도 감아서 배터리에 연결하면 만들어지는 간단한 전자석을 상상해 보자. 못은 자석이 되면서 S(남)과 N(북)의 극성을 가진다. 전자석이 된 못을 들어서 중앙에 굴대를 통과시킨 다음 말굽자석 가운데에 놓아둔다고 생각해 보자. 전자석의 N은 말굽자석의 N으로부터 밀려나서 말굽자석의 S 쪽으로 끌려간다. 이렇게 되면 못은 반 바퀴 정도 회전한 후 멈추게 된다. 전기 모터의 핵심은 여기에서 한 발자국 더 나아간 것이다. 즉 이 반바퀴를 회전하는 운동이 끝나는 순간 전자석의 자장이 바뀌는 것이다. 철선에 흐르는 전자의 방향을 바꾸면 간단하게 자장을 바꿀 수 있다(배터리를 뒤집으면 된다). 못이 반 바퀴를 회전하는 마지막 순간에 맞추어 전자석의 자장이 바뀌면 전기 모터는 자유롭게 회전하게 된다.
각부와 2극 대 3극 비교
전기 모터에서는 전기자가 못의 역할을 대신한다. 전기자는 둘 이상의 철심 주위를 가는 철선으로 감아서 만든 전자석이다. 전기자는 굴대를 가지고 있고 굴대에 정류자가 붙어 있다. 전기장은 두 개의 부품에 의해서 뒤바뀌게 되는데, 그것은 정류자와 브러시이다. 정류자와 브러시는 함께 움직여서 전류를 전자석에 흐르게 하는 일을 하며 필요한 순간에 전자가 흐르는 방향을 뒤 바꾸기도 한다. 정류자의 접촉면이 전자석의 굴대에 붙어 있어서 자석과 함께 회전하게 된다. 브러시는 정류자의 접촉면과 붙어 있는데, 두 개의 탄성 있는 금속 혹은 탄소 막대로 이루어져 있다. 작은 전기 모터를 분해한 적이 있다면 여기에서 말한 것과 똑같은 부품들이 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 즉 두 개의 영구자석과 한 개의 정류자, 두 개의 브러시 그리고 금속 주위에 구리선을 감아서 만든 전자석 한 개가 들어있다. 그러나 거의 대부분의 경우 보통의 모터는 2극보다는 3극을 가지고 있을 것이다. 2극 모터에서는 전기자가 회전방향을 결정하는 데에 어려움이 있을 것이라는 것을 상상할 수 있다. 3극 모터에서는 이런 일이 일어날 수가 없다.