第4节　电　动　机


【新课导思】玩具直升机能垂直起降主要依靠螺旋桨的转动,带动螺旋桨转动的电动机的原理是什么呢?


【目标导学】1.通过实验,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,知道受力方向与电流方向和磁感线方向有关。2.了解直流电动机的构造和工作原理及能量转换。


【自主预习】1.磁场对通电导线的作用:(1)作用:通电导线在磁场中受到_________。(2)方向:力的方向跟___________、_____________有关。 力的作用电流的方向磁感线的方向


2.电动机:(1)构造。①转子:_________的部分。②定子:_________的部分。(2)原理:通电线圈在磁场中_____发生转动。(3)平衡位置:线圈上下两个边受力大小_____、方向_____的位置。 能够转动固定不动受力一样相反


(4)换向器。①构造:由两个彼此绝缘的_______组成。②作用:当线圈刚转过_________时,就立即改变线圈中___________,使线圈按一定的方向持续转动。 铜半环平衡位置电流的方向


知识点一磁场对通电导线的作用1.提出问题:通电导线在磁场中是否受力的作用?若受力的作用,所受力的方向可能与哪些因素有关?



2.猜想与假设:________________________________。提示:通电导线在磁场中受力的作用;受力的方向可能与电流方向或磁感线方向有关(或其他合理猜想)


3.设计与进行实验:(1)如图,把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动。


(2)把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。(3)保持导线ab中的电流方向不变,把蹄形磁体上下磁极调换一下,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。


4.实验现象及数据分析:序号磁体磁场方向电流方向通电导体受力方向1上端N极,下端S极从b到a向右2上端N极,下端S极从a到b向左3上端S极,下端N极从b到a向左


分析实验现象及数据,你可得出的实验结论:(1)实验中,通电导线在磁场中能运动起来,这说明_________________________________________________。(2)分析1、2组数据,可得出结论:_______________________________________________________________。(3)分析1、3组数据,可得出结论:_______________________________________________________________。


提示:(1)通电导线在磁场中能运动起来,这说明通电导线在磁场中受到力的作用。(2)分析1、2两次实验数据可知,磁体磁场方向不变,改变电流方向,通电导线的运动方向改变,故可得出通电导线的受力方向与电流方向有关。


(3)分析1、3两次实验数据可知,通电导线中的电流方向不变,改变磁体的磁场方向,通电导线的运动方向也改变,故可得出通电导线的受力方向与磁体的磁感线方向有关。


参考答案:(1)通电导线在磁场中受到力的作用(2)磁感线方向一定时,电流方向相反,导线受力方向相反　(3)电流方向一定时,磁感线方向相反,导线受力方向相反


5.(1)为什么通电导线要放在光滑的金属导轨上?提示:通电导线和金属导轨都是导体,只要通电导线与金属导轨接触就会有电流通过,且金属导轨越光滑,通电导线运动时受到的阻力就越小。参考答案:使通电导线中有电流通过;减小通电导线运动时受到的阻力。


(2)当通电导线与磁感线平行放置时,通电导线是否运动?提示:当通电导线中的电流方向与磁感线方向垂直时,受到磁场力的作用;当通电导线中的电流方向与磁感线方向平行(即电流方向与磁感线方向相同或相反)时,所受磁场力的大小为零,所以通电导线放入磁场中不一定都会受到力的作用。参考答案:不运动


(3)当电流方向和磁感线方向同时改变时,通电导线受力方向改变吗?提示:若导线中电流的方向或磁感线方向中有一个改变时,则导线的受力方向也随之改变;若上述两个方向同时改变时,则导线的受力方向不变。参考答案:受力方向不变


(4)磁力看不见、摸不着,实验中是如何判断导体受力情况的?这是利用了哪种物理学研究方法?实验中还利用了哪种研究方法?参考答案:导体是否运动和导体的运动方向　转换法　控制变量法


【示范题1】(2017·兰州中考)如图所示的实验装置,在两根水平且平行的金属轨道上放一根轻质导体ab。　


(1)接通电源,这时会看到导体ab向左运动,这表明_________________________________________________。(2)若只对调磁体的磁极或只改变导体ab中的电流方向,观察到导体ab均向右运动,这表明_______________________________________________________________。(3)如果把磁体的两极对调,同时改变通过导体ab中的电流方向,会看到导体ab的运动方向跟原来____(“”“”
选填相同或相反)。


【精讲精析】本题考查探究磁场对电流的作用。(1)把一根轻质的导体ab作为直导线放在蹄形磁体的磁场里,接通电源,看到导体ab向左运动,说明磁场对通电导体有力的作用。(2)只将磁体的两极对调,或改变电流方向,接通电源,导体的运动方向会改变,说明力的方向与磁场的方向和电流方向有关。(3)当磁场方向和电流方向都改变时,导体的运动方向与原来相同。


答案:(1)磁场对通电导体有力的作用(2)导体受力的方向与磁场的方向和电流方向有关(3)相同


弱有关。电流越大,磁场越强,受到的力越大。(3)通电导线在磁场中受力运动时,消耗
了电能,得到了机
械能。
【微点拨】(1)磁场对通电导线的作用实质是磁体的磁场对电流磁场的作用。(2)通电导线在磁场中受力的大小与电流大小和磁场强


知识点二电动机按如图
连接电路,并思考以下问题:



甲,闭合开关后会发现线圈____(“”选填不动“”“”
顺时针转动或逆时针转动),试解释其中的原因。提示:闭合开关后,线圈中有电流通过,由图甲可知,线圈左边受到的力方向向上,右边受到的力方向向下,所以线圈将顺时针转动。参考答案:顺时针转动　线圈左边受到的力方向向上,右边受到的力方向向下,故线圈将顺时针转动。
1.如图


至图乙所示位置时,线圈两边受力大小____
__、方向_____,该位置叫_____,到此位置时线圈能
继续转动吗?为什么?提示:当线圈转至图乙所示位置时,线圈两边受力大小相等、方向相反,此时线圈受力平衡,故该位置叫线圈的平衡位置。由于到该位置时线圈转动速度不为零,所以由于惯性线圈会继续转动。
2.当线圈转


参考答案:相等　相反　平衡位置 能继续转动　由于惯性线圈会继续转动


至如图丙所示的位置时,还能继续沿顺时针
方向转动吗?为什么?提示:使线圈静止在图丙位置上,这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关,线圈逆时针转动,说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动,故此时线圈不能再继续沿顺时针方向转动。参考答案:不能　线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针转动
3.线圈转


刷和E、F两个铜半环,按图
连接电路。对比图丙和图甲,线圈中电流的方向发生了
怎样的变化?线圈的受力方向及其转动方向是
怎样的?
4.如图所示,增加A、B两个电


E与A接触,
F与B接触,线圈的ab边内电流由a向b,受到的力变为向下,
cd边内电流由c向d,受到的力变为向上,于是线圈就继续沿顺时针方向转动。参考答案:E与A接触,
F与B接触,线圈的ab边内电流由a向b,受到的力变为向下,
cd边内电流由c向d
,受到的力变为向上,继续顺时针转动。
提示:在图丙中,线圈由于惯性冲过平衡位置后,


装置
叫什么?提示:在线圈转动过程中,依靠两个铜半环与电刷配合,每当线圈刚转过平衡位置时,就改变线圈中电流的方向,使线圈受力方向相反,能持续转动下去,这一装置叫换向器。参考答案:当线圈刚转过平衡位置时,就立即改变线圈中电流的方向,使线圈能持续转动下去　换向器
5.(1)在电动机中,两个铜半环的作用是什么?该


怎样转化的?参考答案:电能转化为机械能
(2)电动机的原理是什么?参考答案:通电线圈在磁场中受力转动(3)电动机工作时,能量是


6·聊城中考改编)如图为直流电动机的
基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是　(　　)
【示范题2】(201


.电动机是利用电流的磁效应工作的B
.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能C
.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的D
.仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向
A


【精讲精析】电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理工作的,且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向,故D正确;A错误;电动机工作过程中,消耗的电能大部分转化为机械能,有一部分电能转化成了内能,故B错误;


使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的,故C错误。答案:D


电动机转动方向不变。(2)电动机的转
速与电流的大小和磁场的强弱有关。电流
越大,磁场越强,电动机的转速越快。
【微点拨】(1)电动机的转动方向与线圈中电流的方向和磁场的方向有关。若电流方向和磁场方向只有一个改变,则电动机转动方向改变;若两个方向同时改变,则


教材图片·考点阐释】
命题点电磁感应如图所示的
扬声器,它是根据____原理制成的,利用这个原理还
制成了____。此装置中发生的能量转
化是____能转化为____能。答案:通电导体在磁场中受力的作用　电动机　电　机械
【


命题点电动机“
如图所示为小明同学探究让线圈转起”
来的实验装置图,线圈能够连续转动的原因是____,要�