資源簡介

(共32張PPT)
第4節 電動機
第二十章 電與磁
知識點
磁場對通電導線的作用
知1－講
1
1. 實驗探究——磁場對通電導線有力的作用
(1)實驗探究過程及現象如圖1所示。
知1－講
(2)實驗結論
① 對比甲和乙(或甲和丙、或甲和丁)兩步操作得：通電導線在磁場中受到力的作用。
② 對比乙和丙及乙和丁得：磁場對通電導線作用力的方向與電流方向和磁場方向有關。
知1－講
知識拓展
通電導線在磁場中受到力的作用原因：
將通電導線置于磁場中，由于通電導線周圍存在磁場，該磁場與電流的磁場發生相互作用，故磁場會對通電導線產生力的作用。
知1－講
(3)延伸拓展
①使通電導線受到磁場力的方向相反的措施：(a)只讓電流方向與原來相反。(b)只讓磁場方向與原來相反。
注：當電流方向和磁場方向都與原來相反時，則通電導
線受力方向不變。
② 磁場對通電導線作用力的大小的影響因素：(a)電流的大小；(b)磁場的強弱。
知1－講
特別提醒
不能錯誤地認為通電導線在磁場中一定受到力的作用，實際上只有當通電導線與磁感線斜交或垂直時，它才受到力的作用。
要讓通電導線受力的方向與原來相反，不能表述為“只改變電流的方向”和“只改變磁場的方向”。
知1－講
2. 磁場對通電線圈有力的作用
(1)通電線圈在磁場中轉動過程分析(圖2)
知1－講
知1－講
(2)使線圈連續轉動的方法
① 在線圈越過平衡位置之后停止對線圈供電，讓線圈利用慣性繼續轉動半周，又回到初始位置，線圈又受到向同方向轉動的力，以保證線圈繼續轉動下去。
② 在線圈轉動的后半周，設法改變后半周電流的方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會繼續轉動下去。實際的電動機可以通過換向器來實現這一目的。
知1－講
3. 換向器(圖3)
(1) 構造：換向器由兩個銅半環E、F 組成，兩個銅半環與線圈兩端相連接，可隨線圈一起轉動，兩個半環中間斷開，彼此絕緣。A 和B 是電刷，它們分別跟兩個銅半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。
知1－講
(2)作用：每當線圈轉過平衡位置時，都能自動改變通入線圈中的電流方向，使線圈連續轉動起來。
知1－講
深度理解
換向器的作用：
當線圈轉到線圈平面與磁感線方向垂直的位置(這個位置是線圈的平衡位置)時，兩電刷剛好接觸兩銅半環間的絕緣部分，此時線圈中無電流，線圈不受磁場力。但由于慣性，線圈還能稍微再轉過一定角度。線圈稍微轉過一定角度后，與兩銅半環接觸的電刷就調換了，線圈中的電流方向改變，從而保證了線圈能不停地轉動下去。
知1－練
例 1
[母題 教材P161演示] 在探究通電導線在磁場中的受力方向與什么因素有關時，一名同學做了如圖4 所示的三個實驗。
知1－練
圖中AB 表示閉合電路的一部分導線,導線上的箭頭表示電流的方向，F 表示導線受力的方向。S、N 表示蹄形磁體的南、北極。
解題秘方：運用控制變量法進行分析。對比兩步實驗操作歸納結論，要看這兩步實驗操作中只改變了什么變量。

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(1)實驗a 和b 說明，通電導線在磁場中的受力方向與_____________的方向有關。
導線中電流
解析：a、b 兩組實驗中，磁場方向不變，導線中電流方向改變時，導線受力方向發生改變，這說明通電導線在磁場中的受力方向與導線中的電流方向有關。
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(2)實驗a 和c 說明，通電導線在磁場中的受力方向與______的方向有關。
磁場
解析：a、c 兩組實驗中，導線中電流方向不變，磁場方向改變時，導線受力方向發生改變，這說明通電導線在磁場中的受力方向與磁場方向有關。
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1. 如圖所示是探究通電導體在磁場中受力情況的裝置。閉合開關， 觀察到導體ab 在導軌上向右運動。若只對調電源正負極接線， 閉合開關， 導體ab 會_________(填 “ 靜止不動” “向右運動”或
“ 向左運動”)，說明通電導體
在磁場中受力的方向與
_________有關。
向左運動
電流方向
知2－講
知識點
電動機的基本構造
2
1. 電動機
(1) 電動機是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的。用直流電源供電的電動機叫作直流電動機。
(2)直流電動機的工作過程
知2－講
知2－講
(3)直流電動機的轉向和轉速的調節
①轉動方向的調節：改變電流方向或磁場方向。
②轉動速度的調節：改變電流大小、磁場的強弱或線圈匝數的多少。
2. 電動機的基本構造 電動機主要由線圈和磁體兩部分組成，能夠轉動的部分叫作轉子，固定不動的部分叫作定子。
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3. 拓展：揚聲器的原理(如圖5 所示)
當線圈中通有電流時，線圈受到磁體的作用而運動；當線圈中的電流反向時，線圈向相反方向運動。揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，
使得它在上一個瞬間和下一個瞬間受到
不同的力，力的方向不斷變化，線圈
就不斷地來回振動，帶動紙盆也來回
振動，于是揚聲器就發出了聲音。
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知識拓展
生活中的電動機：
轉子由許多組線圈組成，并均勻地鑲嵌在圓柱鐵芯上，如圖6 甲所示；定子由機殼和磁體(或電磁鐵)組成，如圖6 乙所示。
知2－講
歸納總結
電動機通電后不轉可能的原因:
(1) 線圈剛好處于平衡位置。
(2) 軸與支架、換向器和電刷之間的摩擦力太大。
(3) 電源電壓太低，通過線圈的電流太小。
(4) 磁體的磁性太弱。
(5) 換向器與電刷接觸不良。
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知識拓展
常用磁電式電流表：
結構：一個永久磁體，還有一個被兩根游絲架起來的線圈，如圖7 所示。
工作原理：當線圈里通入很小的電流時，這個電流受到磁場的作用力，線圈將會發生偏轉。
知2－練
例 2
[中考·常州]某校剛刷完地坪漆的地下室內，彌漫著刺鼻的油漆味。為加快排出易燃、有毒氣體，興趣小組設計了如圖8 所示的可調直流排氣扇。
知2－練
直流電動機的工作原理是________________________。在討論時，物理老師指出該方案的不足：每當線圈平面轉過與磁感線相______(填“平行”或“垂直”)的位置時，換向器自動改變線圈中電流的方向，電路處于“通路→斷路→通路”快速切換狀態，極易激發電火花，成為火災隱患。
通電線圈在磁場中受力轉動
垂直
解題秘方：通過記憶填充電動機的制作原理和電動機工作時換向器的作用。
知2－練
解析：直流電動機的原理是通電線圈在磁場中受力轉動；換向器是在線圈轉過平衡位置的一瞬間改變線圈中的電流方向，從而改變線圈的受力方向，使得線圈能夠持續轉動，平衡位置即為線圈平面與磁感線垂直的位置。
知2－練
2.如圖所示， 在揚聲器的線圈兩端連接干電池，揚聲器_______持續發聲，線圈_______持續受到磁場的作用力。(均填“ 會” 或“ 不會”)
不會
會
[中考·廣州]矩形銅線框在某磁場中的位置如圖9所示，
ab、bc、ed 和fe 段都受到該磁場
的作用力，下列哪兩段受到該磁
場的作用力方向相同( )
A. ab 段與bc 段 B. ab 段與ed 段
C. ab 段與fe 段 D. fe 段與ed 段
易錯點
不能正確判斷不同通電導體的受力情況
例 3
解析：ab、fe 段和bc、ed 段并聯在電路中，所以ab 段電流向下、fe 段電流向上、bc 段電流向上、ed 段電流向下，ab 段和ed 段電流方向相同，受到磁場作用力方向相同，fe 段和bc 段電流方向相同，受到磁場作用力方向相同。
答案：B
診誤區：
由于線圈中不同段都在同一磁場中，電流方向相同的兩段導體，受力方向相同。
電動機
電動機
磁場對通電導線的作用
應用
其他應用
結構
能量轉化
換向器

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