Silnik prądu stałego (DC) to dość prosty silnik elektryczny, który wykorzystuje energię elektryczną i pole magnetyczne do wytwarzania momentu obrotowego, który powoduje jego obrót. W najprostszym przypadku wymaga dwóch magnesów o przeciwnej polaryzacji i cewki elektrycznej, która działa jak elektromagnes. Odpychające i przyciągające siły elektromagnetyczne magnesów zapewniają moment obrotowy, który powoduje obrót silnika.
Każdy, kto kiedykolwiek bawił się magnesami, wie, że są one spolaryzowane, ze stroną pozytywną i negatywną. Przyciąganie między przeciwległymi biegunami i odpychanie podobnych biegunów można łatwo wyczuć, nawet przy stosunkowo słabych magnesach. Silnik prądu stałego wykorzystuje te właściwości do przekształcania energii elektrycznej w ruch. Gdy magnesy w silniku przyciągają się i odpychają, silnik się obraca.
Silnik prądu stałego wymaga co najmniej jednego elektromagnesu, który przełącza przepływ prądu, gdy silnik się obraca, zmieniając biegunowość, aby utrzymać go w ruchu. Drugi magnes lub magnesy mogą być magnesami trwałymi lub innymi elektromagnesami. Często elektromagnes znajduje się w środku silnika i obraca się w magnesach trwałych, ale taki układ nie jest wymagany.
Aby wyobrazić sobie prosty silnik prądu stałego, można pomyśleć o kole podzielonym na dwie połówki między dwoma magnesami. Koło w tym przykładzie to elektromagnes. Dwa magnesy zewnętrzne są stałe, jeden dodatni i jeden ujemny. W tym przykładzie lewy magnes jest naładowany ujemnie, a prawy magnes jest naładowany dodatnio.
Prąd elektryczny jest dostarczany do cewek drutu na kole w silniku i wytwarza siłę magnetyczną. Aby silnik się obracał, koło musi być naładowane ujemnie po stronie z ujemnym magnesem trwałym i dodatnio naładowane po stronie z magnesem trwałym dodatnim. Ponieważ podobnie jak ładunki odpychają się, a przeciwne przyciągają, koło obraca się tak, że jego ujemna strona obraca się w prawo, gdzie znajduje się dodatni magnes trwały, a dodatnia strona koła obraca się w lewo, gdzie znajduje się ujemny magnes trwały. Siła magnetyczna powoduje, że koło się obraca, a ruch ten można wykorzystać do wykonania pracy.
Kiedy boki koła dotrą do miejsca najsilniejszego przyciągania, prąd elektryczny jest przełączany, co powoduje zmianę biegunowości koła. Strona pozytywna staje się negatywna, a strona negatywna staje się pozytywna. Siły magnetyczne znów się nie zgadzają, a koło nadal się obraca. Gdy silnik się kręci, nieustannie zmienia przepływ energii elektrycznej do wewnętrznego koła, więc siły magnetyczne nadal powodują obracanie się koła.
Silniki prądu stałego są używane do różnych celów, w tym elektrycznych maszynek do golenia, elektrycznych szyb samochodowych i samochodów zdalnie sterowanych. Ich prosta konstrukcja i niezawodność sprawiają, że są dobrym wyborem do wielu różnych zastosowań, a także fascynującym sposobem badania efektów pól magnetycznych.