钟内电池正负极接反后秒针为什么不反转？

Question

如题所述

Answer 1

石英钟内部有一个芯片驱动那个步进电机，从而带动内部的机械结构转动。当电源反接时，芯片根本不能工作，也就无法驱动步进电机了。具体的解释需要用到模拟电路的知识，如果你想了解深入的，请继续追问。追问

谢谢！我才上初中，如果要谈高深的理论的话恐怕我理解起来有点困难。能不能讲得通俗一点？

追答

石英钟的芯片根据旁边的晶体振荡器产生的基准信号（32768Hz），进行分频，最后得到1s的时钟信号。分频电路需要用到晶体管等半导体电路，而半导体电路是有极性的，电源极性不正确的话不能工作，比如你们初中的物理教材里面应该接触过一种叫做“二极管”的元件了吧？它就具有单向导电性，如果在它的两端施加反向的电压，二极管就会截止而没有电流流过。晶体管与二极管类似（晶体管只有集电结反向偏置、发射结正向偏置的时候才有电流流过集电极和发射极），如果极性反向，就不会工作。步进电机的驱动电路中也用到了晶体管（可能是半桥驱动电路，具体的我不太清楚）。因此，电池反接之后石英钟不会工作。我是大一的学生，我从小就喜欢电子电路这方面的东西，如果你也对这方面感兴趣，希望你能够更深入的研究！

追问

我的初中课本对二极管的知识只字未提，好在我在课外买的物理书中了解到了一些。不过就是有一个现象我百思不得其解：有天放学回家我居然看见墙上时钟的秒针在一圈圈地反转。我足足观察了五分钟没有看错，确实在反转！经检查电池正负极没接错，但是我换了一截新电池后钟又恢复正常。我猜想可能旧电池电能已耗完。请问这是什么原因？我中考考完后一定把那钟拆了看看其具体组成，现在透过半透明的塑料壳只能看到一堆齿轮和一个线圈。

追答

你所看到的那个线圈实际上就是表内部步进电机的定子部分，它的转子是一个套了一个小环形磁铁的齿轮，正常情况下，电机每通电一次，转子转半圈，之后交换极性，再转半圈。这种电机没有换向器，需要依靠芯片来转换输出极性，之后根据磁场同性相斥、异性相吸的原理让转子旋转。电池电力不足的时候，确实有可能使电机反转，不过这种情况非常少见，大多数情况都是电机停转。反正我就没有遇到过反转的。不过我觉得从原理上，应该可以。