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1、第四节电动机一、磁场对通电导线的作用一、磁场对通电导线的作用1.1.现象：通电导线在磁场中现象：通电导线在磁场中_的作用。的作用。2.2.影响受力方向的因素影响受力方向的因素(1)_(1)_方向方向; ;(2)_(2)_方向。方向。受到力受到力电流电流磁感线磁感线二、生活中的电动机二、生活中的电动机1.1.工作原理：根据工作原理：根据_的原理制成的原理制成的。的。2.2.构造：构造：(1)(1)转子：能够转子：能够_的部分。的部分。(2)(2)定子：定子：_的部分。的部分。3.3.能量转化：将能量转化：将_能转化为能转化为_能。能。4.4.优点：构造简单优点：构造简单, ,控制控制_,_,体积
2、小体积小, ,效率效率_,_,功率可大可小功率可大可小, ,无无_。通电线圈在磁场中受力转动通电线圈在磁场中受力转动转动转动固定不动固定不动电电机械机械方便方便污染污染高高三、换向器三、换向器1.1.组成：由两个铜制半圆环构成。组成：由两个铜制半圆环构成。2.2.作用：每当线圈刚转过作用：每当线圈刚转过_,_,能够自动改变线圈中的能够自动改变线圈中的_使线圈继续转动。使线圈继续转动。平衡位置平衡位置电流方向电流方向探究探究1 1 探究磁场对通电导线的作用探究磁场对通电导线的作用结合结合“探究磁场对通电导线的作用探究磁场对通电导线的作用”的实验装置的实验装置, ,采用控制变量法进行实采用控制变量
3、法进行实验时验时, ,为保证实验效果为保证实验效果, ,磁体的磁性尽磁体的磁性尽量要强量要强, ,电流要大电流要大, ,导线质量要轻。导线质量要轻。1.1.当电路闭合时当电路闭合时, ,导线运动起来导线运动起来, ,该现象表明了该现象表明了_。提示：提示：电路闭合电路闭合, ,导线中就有了电流导线中就有了电流, ,导线就运动导线就运动, ,说明磁场对说明磁场对通电导线有力的作用。通电导线有力的作用。参考答案：参考答案：磁场对通电导线有力的作用磁场对通电导线有力的作用2.2.当保持磁场方向不变当保持磁场方向不变, ,改变电流方向时改变电流方向时, ,导线运动方向与第一导线运动方向与第一次相同吗次
4、相同吗? ?这说明什么这说明什么? ?提示：提示：保持磁场方向不变保持磁场方向不变, ,改变电流方向时改变电流方向时, ,导线的运动方向改导线的运动方向改变变, ,说明通电导线受到的力的方向与电流的方向有关说明通电导线受到的力的方向与电流的方向有关参考答案：参考答案：不相同说明通电导线受到的力的方向与电流的方不相同说明通电导线受到的力的方向与电流的方向有关向有关3.3.当保持电流方向不变当保持电流方向不变, ,改变磁场方向时改变磁场方向时, ,导线运动方向与第一导线运动方向与第一次相同吗次相同吗? ?这说明什么这说明什么? ?提示：提示：保持电流方向不变保持电流方向不变, ,改变磁场方向时改变
5、磁场方向时, ,导线的运动方向改导线的运动方向改变变, ,说明通电导线受到的力的方向与磁场的方向有关。说明通电导线受到的力的方向与磁场的方向有关。参考答案：参考答案：不相同说明通电导线受到的力的方向与磁场的方不相同说明通电导线受到的力的方向与磁场的方向有关向有关4.4.当导线当导线abab换成线圈时换成线圈时, ,上述规律还成立吗上述规律还成立吗? ?提示：提示：当导线当导线abab换成线圈时换成线圈时, ,线圈在磁场中的那条边也可以看线圈在磁场中的那条边也可以看成一段导体成一段导体, ,所以上述规律仍然成立。所以上述规律仍然成立。参考答案：参考答案：成立成立【归纳提升归纳提升】(1)(1)方
6、向：通电导体在磁场中受到力的作用而运方向：通电导体在磁场中受到力的作用而运动动, ,作用力的方向与磁场方向和电流方向有关作用力的方向与磁场方向和电流方向有关, ,当这两个因素中当这两个因素中的任何一个改变时的任何一个改变时, ,作用力的方向就会改变作用力的方向就会改变; ;若两个因素都改变若两个因素都改变时时, ,作用力的方向不变。作用力的方向不变。(2)(2)大小：磁场对通电导体作用力的大大小：磁场对通电导体作用力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关小与磁场的强弱和电流的大小有关, ,磁场越强磁场越强, ,电流越大电流越大, ,作用作用力就越大。力就越大。【针对训练针对训练】课堂上课堂上, ,
7、老师做了如图所示的演示实验老师做了如图所示的演示实验, ,给直导线给直导线( (铝棒铝棒) )通电通电, ,观察到直导线运动起来。观察到直导线运动起来。(1)(1)实验现象说明实验现象说明_有力的作用有力的作用,_,_机就是利用这机就是利用这种原理制成的。种原理制成的。(2)(2)判断判断“有力的作用有力的作用”的依据是的依据是_。A.A.力是维持物体运动的原因力是维持物体运动的原因B.B.一切物体都有惯性一切物体都有惯性C.C.物体运动状态改变时物体运动状态改变时, ,一定受到力的作用一定受到力的作用(3)(3)将磁极上下对调将磁极上下对调, ,观察直导线的运动情况观察直导线的运动情况, ,
8、这样操作是为了这样操作是为了研究研究_。【教你解题教你解题】分析题目关键点分析题目关键点关键点关键点1 1：利用转换法、控制变量法。：利用转换法、控制变量法。关键点关键点2 2：根据力与运动的关系判断是否有力的作用。：根据力与运动的关系判断是否有力的作用。【精讲精析精讲精析】(1)(1)给直导线通电给直导线通电, ,观察到直导线在磁场中运动起观察到直导线在磁场中运动起来来, ,表明磁场对通电导体有力的作用表明磁场对通电导体有力的作用, ,这一原理的重要应用就是这一原理的重要应用就是电动机。电动机。(2)(2)根据力的作用效果根据力的作用效果( (使物体发生形变或改变物体的使物体发生形变或改变物
9、体的运动状态运动状态),),可以判断出物体是否受到力的作用。可以判断出物体是否受到力的作用。(3)(3)在电流方在电流方向不变时向不变时, ,改变磁场方向改变磁场方向, ,是为了研究通电导体在磁场中的受力是为了研究通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向是否有关。方向与磁场方向是否有关。答案：答案：(1)(1)磁场对通电导体电动磁场对通电导体电动 (2)C (3)(2)C (3)通电导体在磁场通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向是否有关中的受力方向与磁场方向是否有关探究探究2 2 电动机的工作原理电动机的工作原理结合结合“线圈不能连续转动线圈不能连续转动”三幅图三幅图, ,注意观察线圈中电流方向注
10、意观察线圈中电流方向及线圈受力方向及线圈受力方向, ,思考下列问题：思考下列问题：1.1.图甲中图甲中,ab,ab边和边和cdcd边为什么受力方向相反边为什么受力方向相反? ?提示：提示：通电导体受到力的方向与电流方向有关通电导体受到力的方向与电流方向有关, ,因为因为abab边和边和cdcd边中的电流方向相反边中的电流方向相反, ,所以所以abab边和边和cdcd边受力方向相反。边受力方向相反。参考答案：参考答案：abab边和边和cdcd边中的电流方向相反边中的电流方向相反2.2.线圈转到平衡位置时线圈转到平衡位置时, ,受力吗受力吗? ?它能立即停止转动吗它能立即停止转动吗? ?提示：提示
11、：线圈转到平衡位置时线圈转到平衡位置时, ,线圈上下两个边受力大小一样、线圈上下两个边受力大小一样、方向却相反方向却相反, ,这两个力的作用效果会相互抵消这两个力的作用效果会相互抵消, ,但线圈由于惯性但线圈由于惯性, ,会继续运动越过平衡位置。会继续运动越过平衡位置。参考答案：参考答案：受力但这两个力的作用效果会相互抵消受力但这两个力的作用效果会相互抵消, ,线圈由线圈由于惯性于惯性, ,不会立即停止。不会立即停止。3.3.线圈转过平衡位置后线圈转过平衡位置后, ,要使它继续转动下去要使它继续转动下去, ,需要改变线圈中需要改变线圈中电流的方向电流的方向, ,这需要通过这需要通过_来实现这项
12、功能。来实现这项功能。提示：提示：当线圈转过平衡位置后当线圈转过平衡位置后, ,换向器就能自动地改变线圈中换向器就能自动地改变线圈中的电流方向的电流方向, ,从而改变线圈中各边的受力方向从而改变线圈中各边的受力方向, ,使线圈继续转动。使线圈继续转动。参考答案：参考答案：换向器换向器【归纳提升归纳提升】改变电动机转动方向和转速的方法改变电动机转动方向和转速的方法(1)(1)转动方向：改变电动机的电流方向或磁场方向可改变电动转动方向：改变电动机的电流方向或磁场方向可改变电动机的转动方向。机的转动方向。(2)(2)转速：调节电流大小和改变磁场强弱都可改变电动机的转转速：调节电流大小和改变磁场强弱都
13、可改变电动机的转速。速。【针对训练针对训练】如图所示是直流电动机两个不同时刻的工作原理图如图所示是直流电动机两个不同时刻的工作原理图, ,以下是对以下是对直流电动机工作原理的分析直流电动机工作原理的分析, ,其中正确的是其中正确的是( () )A.A.导线导线abab在这两个时刻电流方向不同在这两个时刻电流方向不同, ,受到磁场力方向也不同受到磁场力方向也不同B.B.导线导线abab和和cdcd在这两个时刻所受到的力的作用效果不同在这两个时刻所受到的力的作用效果不同C.C.导线导线cdcd在这两个时刻电流方向相同在这两个时刻电流方向相同, ,转动方向相同转动方向相同D.D.导线导线abab和和
14、cdcd在这两个时刻所受到力的方向都是相同的在这两个时刻所受到力的方向都是相同的【教你解题教你解题】在线圈转过平衡位置时在线圈转过平衡位置时, ,换向器会改变线圈中的换向器会改变线圈中的电流方向电流方向, ,进而改变导线的受力方向。进而改变导线的受力方向。【精讲精析精讲精析】选选A A。由于换向器的作用。由于换向器的作用, ,从甲图到乙图从甲图到乙图, ,通过通过abab和和cdcd的电流方向都发生了变化的电流方向都发生了变化, ,而磁场方向没有发生改变而磁场方向没有发生改变, ,故故abab和和cdcd受到的磁场力的方向与原来相反受到的磁场力的方向与原来相反, ,这样恰好能使线圈持续这样恰好
15、能使线圈持续地转动下去。地转动下去。通电导体在磁场中的受力方向通电导体在磁场中的受力方向1.1.方向：通电导体在磁场中的受力方向既跟电流方向垂直方向：通电导体在磁场中的受力方向既跟电流方向垂直, ,又又跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直; ;若通电导体中电流方向跟磁场方向平行时若通电导体中电流方向跟磁场方向平行时, ,导导体不受磁场力的作用。体不受磁场力的作用。2.2.影响因素：若导体中的电流方向或磁场方向有一个因素改变影响因素：若导体中的电流方向或磁场方向有一个因素改变时时, ,导体受力方向随之改变导体受力方向随之改变; ;若二者同时改变若二者同时改变, ,则导体受力方向则导体受力方向不变。不变。
16、【典例典例】(2012(2012东营中考东营中考) )为了使电动机的转动方向发生改变为了使电动机的转动方向发生改变, ,下列措施可行的是下列措施可行的是( () )A.A.同时改变电流方向和磁场方向同时改变电流方向和磁场方向B.B.只改变电流方向或只改变磁场方向只改变电流方向或只改变磁场方向C.C.使电动机线圈中的电流增大使电动机线圈中的电流增大D.D.使磁场增强使磁场增强【精讲精析精讲精析】选选B B。本题考查改变电动机的转动方向的方法。本题考查改变电动机的转动方向的方法, ,要要改变电动机的转动方向可以只改变电流方向或只改变磁场方向改变电动机的转动方向可以只改变电流方向或只改变磁场方向,
17、,若同时改变电流方向和磁场方向若同时改变电流方向和磁场方向, ,则电动机的转动方向不变则电动机的转动方向不变, ,而而使电动机线圈中的电流增大或使磁场增强提高的是电动机的转使电动机线圈中的电流增大或使磁场增强提高的是电动机的转动速度动速度, ,故选故选B B。1.1.关于磁场对电流的作用的相关知识关于磁场对电流的作用的相关知识, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A.A.通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向无关通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向无关B.B.通电导体在磁场中的受力方向只与磁场方向有关通电导体在磁场中的受力方向只与磁场方向有关C.C.电动机中换向器的作用是改变线圈中的
18、电流方向电动机中换向器的作用是改变线圈中的电流方向D.D.要改变通电导体在磁场中的受力方向要改变通电导体在磁场中的受力方向, ,必须同时改变电流方向必须同时改变电流方向和磁场方向和磁场方向【解析解析】选选C C。通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场。通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场方向有关方向有关, ,若只改变其中一个方向若只改变其中一个方向, ,则通电导体在磁场中受力方则通电导体在磁场中受力方向改变。若两个方向同时改变向改变。若两个方向同时改变, ,则受力方向不变则受力方向不变,A,A、B B、D D均错均错; ;电动机中换向器的作用是改变线圈中的电流方向电动机中换向器的作用
19、是改变线圈中的电流方向,C,C正确。正确。2.(20122.(2012株洲中考株洲中考) )如图如图, ,导线导线abab放在磁场中放在磁场中, ,接通电源后接通电源后,ab,ab向右运动向右运动, ,如要使其向左运动如要使其向左运动, ,下列方法可行的是下列方法可行的是( () )A.A.增大电路中的电流增大电路中的电流B.B.换用磁性更强的磁铁换用磁性更强的磁铁C.C.将电源正负极对调将电源正负极对调D.D.同时对调磁铁两极和电源正负极同时对调磁铁两极和电源正负极【解析解析】选选C C。通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁。通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关场方向有关,
20、 ,所以改变磁场的方向或者改变电流的方向所以改变磁场的方向或者改变电流的方向, ,都可以都可以改变通电导体的受力方向。需要注意的是改变通电导体的受力方向。需要注意的是, ,如果同时改变电流如果同时改变电流方向和磁场方向方向和磁场方向, ,则通电导体的受力方向不会改变。将电源正则通电导体的受力方向不会改变。将电源正负极对调负极对调, ,改变了电流的方向改变了电流的方向, ,同时磁场方向不变同时磁场方向不变, ,所以通电导所以通电导体的受力方向会改变体的受力方向会改变, ,使导体向左运动使导体向左运动, ,故选故选C C。3.3.为了使电动机的线圈持续转动为了使电动机的线圈持续转动, ,当线圈转过
21、什么位置时当线圈转过什么位置时, ,换向换向器改变其中的电流方向器改变其中的电流方向( () )A.A.线圈平面与磁感线方向平行时线圈平面与磁感线方向平行时B.B.线圈平面与磁感线方向垂直时线圈平面与磁感线方向垂直时C.C.线圈平面与磁感线方向成任意角度时线圈平面与磁感线方向成任意角度时D.D.以上都不对以上都不对【解析解析】选选B B。为了使电动机的线圈持续转动。为了使电动机的线圈持续转动, ,当线圈转过平衡当线圈转过平衡位置位置, ,也就是线圈平面与磁感线方向垂直时也就是线圈平面与磁感线方向垂直时, ,换向器改变其中的换向器改变其中的电流方向电流方向, ,从而改变线圈的受力方向从而改变线圈
22、的受力方向, ,使线圈实现持续转动。使线圈实现持续转动。4.4.如图所示如图所示, ,直导线通电时发生偏转直导线通电时发生偏转, ,说明说明_对电流有力的对电流有力的作用作用, ,可以利用这个原理制作可以利用这个原理制作_。如果只改变电流方。如果只改变电流方向向, ,直导线偏转方向直导线偏转方向_。【解析解析】磁场对放入其中的通电直导线有力的作用而发生偏转磁场对放入其中的通电直导线有力的作用而发生偏转, ,根据这一现象制成了电动机根据这一现象制成了电动机; ;通电直导线在磁场中的受力偏转通电直导线在磁场中的受力偏转方向与电流方向和磁场方向都有关。只改变电流或磁场的方向方向与电流方向和磁场方向都
23、有关。只改变电流或磁场的方向, ,直导线偏转方向改变。若同时改变电流方向和磁场方向直导线偏转方向改变。若同时改变电流方向和磁场方向, ,直导直导线偏转方向不变。线偏转方向不变。答案：答案：磁场电动机改变磁场电动机改变5.5.当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时当扬声器中的线圈通过的电流方向如图所示时, ,线圈向左运线圈向左运动动, ,那么当电流方向改变时那么当电流方向改变时, ,线圈将向线圈将向_运动运动; ;如此反复如此反复, ,线圈带动纸盆线圈带动纸盆_而发声。而发声。【解析解析】扬声器中的线圈通过的电流方向如题图所示时扬声器中的线圈通过的电流方向如题图所示时, ,线圈线圈向左运动向左
24、运动, ,那么当电流方向改变时那么当电流方向改变时, ,线圈受到的作用力的方向也线圈受到的作用力的方向也改变改变, ,线圈将向右运动线圈将向右运动; ;电流交替变化时电流交替变化时, ,线圈受力也交替变化线圈受力也交替变化, ,纸盆在线圈的带动下会振动发声。纸盆在线圈的带动下会振动发声。答案：答案：右振动右振动6.6.在探究通电导体在磁场中受力方向与什么有关时在探究通电导体在磁场中受力方向与什么有关时, ,一位同学一位同学做了图甲、乙、丙三个实验做了图甲、乙、丙三个实验, ,图中图中ABAB表示闭合电路的一部分导表示闭合电路的一部分导体体, ,导体上的箭头表示电流方向导体上的箭头表示电流方向,
25、F,F表示导体受力方向表示导体受力方向,S,S、N N表示表示蹄形磁铁的南北极。蹄形磁铁的南北极。(1)(1)通过实验甲和乙说明通过实验甲和乙说明, ,通电导体在磁场中的受力方向跟通电导体在磁场中的受力方向跟_的方向有关。的方向有关。(2)(2)通过实验甲和丙说明通过实验甲和丙说明, ,通电导体在磁场中的受力方向跟通电导体在磁场中的受力方向跟_的方向有关。的方向有关。【解析解析】本题采用控制变量法来探究通电导体在磁场中的受力本题采用控制变量法来探究通电导体在磁场中的受力方向跟什么因素有关。对比甲、乙两图方向跟什么因素有关。对比甲、乙两图, ,控制磁场方向相同控制磁场方向相同, ,改改变电流方向变电流方向, ,导体受力方向相反导体受力方向相反, ,说明通电导体在磁场中的受力说明通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向有关方向跟电流方向有关; ;同理同理, ,在甲、丙两图中在甲、丙两图中, ,控制导体中电流控制导体中电流方向相同方向相同, ,改变磁场方向改变磁场方向, ,导体受力方向相反导体受力方向相反, ,说明通电导体在说明通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向有关。磁场中的受力方向跟磁场方向有关。答案：答案：(1)(1)电流电流 (2)(2)磁场磁场