1821年，法拉第發(fā)明了一種將電力轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備，被譽為全球上首部電機。

    法拉第的儀器結(jié)構(gòu)很簡單：在一個圓形的容器中注入汞，在容器的中放上一塊永-久磁鐵，一條長長的電線從一頭垂下，另一頭則浸泡在水銀中，然后連接到直流電源上。其工作原理也非常簡單，永磁材料產(chǎn)生的磁場和金屬絲之間的磁場會產(chǎn)生一種力量，使得金屬絲圍繞著軸線轉(zhuǎn)動。法拉第的天賦是利用汞（具有良好導(dǎo)電性能的常溫液體）來解決馬達(dá)持續(xù)轉(zhuǎn)動所需的換向問題。

    法拉第證實，機電能轉(zhuǎn)化是可以持續(xù)的，這是馬達(dá)發(fā)展的一個重要基礎(chǔ)。當(dāng)然，現(xiàn)代的馬達(dá)與法拉第的馬達(dá)有很大的不同，但是它們的基本原則是一樣的：都是由兩種不同的磁場作用。

    對永磁電機試驗臺原理的了解

    我們從小就認(rèn)識到，磁體有 N、 S兩個極，磁力線由 N開始，再返回 S，磁體與極體互相排斥，而另一端又互相吸引。磁體的兩個磁極之間的交互關(guān)系如下：

    在理論上，我們可以通過兩個磁極的相互作用，使另一個磁極跟隨，當(dāng)一個磁極轉(zhuǎn)動時，另一個磁極也會隨之轉(zhuǎn)動。不過這種方法并不能算是電動機，因為轉(zhuǎn)動磁極需要的是機械能，而不是電力和機械能。這可如何是好？

    安培定律告訴我們，磁場的本質(zhì)是電流，我們需要的是磁場的交互作用，所以電流才是重要的，所以，我們可以用線圈來制造磁場。

    我們通常把磁鐵放置在轉(zhuǎn)子上，因為它是一個線圈，當(dāng)它受到電流的時候，它也會形成一個磁場。從我們的直覺來看，可以很輕易地得出這樣的結(jié)論：

    當(dāng)兩個磁場軸相對，它們會互相吸引，而這種力是徑向的，沒有扭矩。

    在兩個磁場軸呈一定角度時，它們會互相吸引，但這種力同時具有徑向和切向的作用，因而會產(chǎn)生一些扭矩。

    當(dāng)兩根磁場軸垂直時，它們會互相吸引，但該作用力大部分為切向，從而產(chǎn)生大的扭矩。

    可以得出這樣的結(jié)論：對轉(zhuǎn)動電機來說，因為它的力矩是由兩個磁場的作用所引起的，所以：

    扭矩的大小與兩個磁場的強度成正比，磁場強度越大，扭矩也就越大；

    力矩與兩磁場的角度成正比關(guān)系，在角度為零時，力矩為0，在90度時力矩較大。

    這只是定性的，對工程師來說，我們要做的是量化的，那么該如何去做？

    我們都知道，在數(shù)學(xué)里，交叉操作（方程式）是指什么？叉乘法的結(jié)果，和兩個量值的大小成正比，這和磁場的力矩有什么相似之處，能不能用叉乘法來求出兩個力矩？

    永磁電機試驗臺磁場是由電流引起的，而產(chǎn)生磁場的電流叫做磁力，如果我們再大膽一些，就能得出這樣的結(jié)論：

    即，電動機的轉(zhuǎn)矩和線圈的磁力與永-久磁鐵的磁力的叉乘成比例。這樣認(rèn)為很有道理，我們稍后會給出證據(jù)。
    當(dāng)然，真正的電動機并不會直接把線圈和永磁鐵一起吸收，因為那樣的話，效率就會降低，所以通常都是把線圈繞到一個磁軛上，磁軛是一種軟磁鐵，它的磁力就像下面一樣。