1. 直流发电机的工作原理
直流发电机的工作原理简图
假设电动机只具有一对磁极，一个电枢绕组线圈，两端分别连接在两个换向片上，换向片上压着电刷a和b。
电枢由原动机驱动在磁场中旋转，电枢线圈的两根有效边便切割磁力线，感应出电动势。线圈随电枢铁心在转动时，每一有效边中的电动势是交变的，即在n极下是一个方向，当它转到s极下是另一个方向。但由于电刷a总是同与n极下的一边相连的换向片接触，而电刷b总是同与s极下的一边相连的换向片接触，因此在电刷上就出现一个极性不变的电动势或电压。
换向片的作用就是将发电机电枢绕组内的交变电动势转换成电刷间极性不变的直流电动势。当电刷间接上有负载时，就在电路中产生一定方向的电流。其电动势的大小为：e=keφn方向与ia相同。
φ是一个磁极的磁通，单位是韦伯（wb）; n是电枢转速，单位是转每分（r/min）；ke是与电动机结构有关的常数；e的单位是伏特(v)。
载流导体在磁场中也受到一个电磁力，从而产生电磁转距t，该电磁转距是阻转距。其大小为：t=ktφia
则原动机的转距t1与发电机的电磁转距t及空载损耗转距t0相平衡。即t1=t+ t0
2. 直流电动机的工作原理
直流电动机的工作原理简图
在电刷ab之间加上直流电压u，电枢线圈中的电流流向为：n极下的有效边中的电流总是一个方向，而s极下的有效边中的电流总是另一个方向。这样两个有效边中受到的电磁力的方向一致，电枢开始转动。通过换向器可以实现线圈的有效边从一个磁极如n极转到另一个磁极下如s极时，电流的方向同时发生改变，从而电磁力或电磁转距的方向不发生改变。电磁转距是驱动转距，其大小也为：t=ktφia。电动机的电磁转距t必须与机械负载转距t2及空载损耗转距t0相平衡。即t=t2+ t0
另外当电枢绕组在磁场中转动时，线圈中也要产生感应电动势e，这个电动势的方向与电流或外加电压的方向相反，称之为反电动势。其大小为：e=keφn方向与ia相反。