整机示意图见图21．3－1，其工作过程是由点燃酒精产生的热能，使小锅炉内的水沸腾产生蒸汽去推动气缸内的活塞，再通过连杆带动曲轴转动。飞轮和气动机皮带轮的转运通过皮带传动使发电机转动而发电，使发光二极管发光，从而完成了化学能→内能→机械能→电能→光能的转化。这种小电机也可以作为电动机使用，当它接在6伏直流电源上时，电动机的转动通过皮带传动带动曲轴连杆运动，推动活塞做功（例如抽气或抽水），从而将电能转化为机械能。

【制作方法】

1．锅炉及酒精盒：

利用废铁筒（直径5．5厘米、高7厘米）焊接制成锅炉，并用支架架起。支架下放废日光灯起动器铝壳，内装酒精，作为酒精盒使用。

2．气动机：

主要由控制阀门、气缸活塞及曲轴飞轮三部份组成。

（1）控制阀门：气缸的进气与排气，是通过用气门心做的进、排气管，经阀门杠杆及铁皮座孔的挤压和气门心本身的弹性作用适时控制的（座孔的高度与两铁皮座间的距离由实验确定）。阀门杠杆是用饺接于阀门连杆的一头，阀门连杆的另一头用铁片套焊接在飞轮曲轴的控制拐上，靠曲轴旋转带动阀门杠杆动作。

（2）气缸活塞：是一医用5毫升注射器。用铁皮作箍，卡焊住注射器的活塞柄，以轴钉跟活塞连杆一头连接，活塞连杆另一头用铁片套焊接到飞轮曲轴的动力拐上。

（3）曲轴飞轮：曲轴动力拐与控制拐互成90°角，位于飞轮的前后两侧，曲轴两端装于同心支架上。飞轮的质量，应保证其转动时足以使动力拐顺利通过“死点”，但又不必过大，以致徒增负荷，影响转动。所以，飞轮的质量，应通过实验确定。

3．直流电动（发电）机：将171型玩具电机的线圈拆去，换用直径0．17毫米的高强度漆包线，按原来状态每极200匝改制而成。这样的电机，当被气动机带动正常运转时发出的电流，可使一般发光二极管正常发光。

4．汽轮机：

是一个利用排气管的废气推动的小叶轮，以演示汽轮机的转动。

【使用方法】

1．演示蒸汽机原理：

（1）演示前的准备与调试：将气缸内注入少许清水，使之润滑；各活动部份涂少许机油；转动飞轮，使动力拐不在“死点”上。

（2）将锅炉内的蒸汽，通过进气管推动活塞使飞轮转动。若开始启动不灵，可用手帮助飞轮转动。

2．演示压缩空气推动活塞做功原理：将压缩空气通过进气管推动活塞使飞轮转动。

3．演示大气压推动活塞做功原理：从排气管抽气，大气压推动活塞，使飞轮转动。

4．演示能的相互转化：将气动机皮带轮（直径为35毫米）与电动机皮带轮（直径为5毫米）用皮筋连接，并把电机正负极引线接到发光二极管的正负极上（不可反接），当气动机转动时，即可带动电机发电，使发光二极管闪闪发光（若开始带不动，应及时用手帮助转动），同时将排气管排出的废汽通到汽轮机喷嘴，使汽轮机也随之转动，达到余热利用的目的。它说明能的转化：化学能→内能→机械能→电能→光能。也可将进气管与锅炉分离，断开发光二极管的接线，将电机接6伏直流电源，电机轴带动气动机转动，使气缸产生压缩空气喷射到汽轮机上，使汽轮机转动；它还可以用于打气、抽气等。

5．抽气机：将进气管按图21．3－2装置，给电机通电；使它带动气动机抽气。抽气后，用手捏住气门心，断开进气管，把它放入水中，放手后，就可看到喷泉现象。

6．压气机（空气压缩机）：将排气管接通薄气球或放入水中，其他同抽气装置，开动电机，就可看到气球增大或水中冒气泡，证明具有打气作用。

7．抽水机；将进气管放入水中，用手转动皮带轮，水就可以经气缸的作用，从排气管流出，说明活塞式抽水机原理。

8．压水机：同抽水机方法。将排气管连同喷泉实验针头从试管内拔出斜指高处，当转动皮带轮时，水就从针头射出，射程很远，可说明救火压水机原理。

9．余热热水器：将排出的废蒸汽经过图21．3－3的进汽管进入烧杯内，杯内冷水经过废蒸汽热交换后即成热水。

10．余热蒸笼：将排出的废汽通入图21．3－4蒸笼内，即可蒸热食品。

11．余热暖气：将排出的废蒸汽，通入图21．3－5暖气片的蒸汽进入口，经循环通道进行热交换后从出汽口排出，使暖气片温度升高加热空气。

12．余热烘干箱：将排气管排出的废蒸汽，通过图21．3－6烘干箱的螺旋环流汽道，经过热交换，使烘干室内空气被供热，温度上升，达到烘干目的。

13．废汽制取蒸馏水：装置如图21．3－7所示，将排气管与冷凝器入口连通，废蒸汽通入后，经过冷水的冷却，凝结成蒸馏水，从出口流出。

本装置由河北石家庄市第31中学黄谷修提供，曾获第一届全国自制教具评比一等奖。

编者提示：本自制教具可辅以“电学”部分的物理实验教学。