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第十七章电动机与发电机17.1关于电动机转动的猜想17.2探究电动机转动的原理【学习目标】1．认识电动机结构中的主要部件有定子（磁铁或通电产生磁场的线圈）、转子（通电线圈）.2．会参照电路图连接电路，并使电动机转起来.3．了解通电导体在磁场中受到力的作用，知道力的方向与电流方向及磁场的方向有关；知道通电导体在磁场中所受力的大小跟电流强弱和磁场强弱有关..4．能应用所学的知识来分析电动机的工作原理.会用磁场对电流的作用来分析解决实际问题.5．知道换向器在结构上的巧妙设计及所起的作用，领悟技术在原理和应用之间的桥梁作用.核心考点：磁场对通电导线的作用和电动机的工作原理.【课前预习】1.通过观察电动，可以看到它由两部分构成；能够的线圈和的磁体，在电动机里，的部分叫转子，的部分叫定子.电动机工作时，在中飞快地转动.2.通电导体在磁场中受到，力的方向跟、都有关系3.要使直流电动机线圈持续转动，必须设法使线圈在转到平衡位置时，即线圈平面与磁感线相互的位置时，自动改变通过线圈的方向，实现这个作用的装置叫.4.电动机的工作原理：应用的原理使线圈转动，同时用换向器及时改变，以保持线圈的持续转动.5.直流电动机的主要组成部分有、、和；.的作用是在线圈转到平衡位置时使电流的方向发生改变.转动固定不动能够转动固定不动转子定子力的作用电流方向磁场方向垂直电流换向器通电导线在磁场中受力电流方向线圈磁体换向器电刷换向器6.在制作简易电动机的过程中，若要改变电动机的转动方向，可以（）A．改变通电电流的大小B．将电源的正负极对调C．换用磁性更强的磁铁D．增加电动机的线圈匝数7.（2014•揭阳）在如图所示的实验装置中，当开关闭合时，能观察到导体棒ab沿金属导轨运动．利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（）A．电热器B．发电机C．电动机D．电磁继电器BC【课堂精讲】知识点1.了解电动机的结构（1）电动机的结构：电动机主要由两部分组成，一是线圈，二是磁体.在实际使用的电动机中，磁体往往那个固定不动，我们称为定子；而线圈可以转动，我们称为转子.（2）电动机的类型：按照用电类型，电动机分为直流电动和交流电动机两种.电动玩具中用的大部分是直流电动机，生活中常见的电风扇、洗衣机、电冰箱等用的是交流电动机.（3）电动机的能量转化：电动机工作时消耗电能.电动机工作时会使转子转动，转子转动具有动能，即机械能.因此电动机工作时主要将电能转化为机械能.【例1】如图，是实际电动机的两个主要的组成部分，甲的名称是,作用是,乙的名称是，作用是．【练习1】下列家用电器中，应用了电动机的是（）A．日光灯B．电风扇C．电饭锅D．电热水壶B知识点2.关于电动机转动的猜想电动机转动的外界条件是给电动机通电，即电动机线圈中必须有电流.线圈在通电后转动，说明线圈在通电后受到力的作用，这个作用力是怎样产生的呢？电动机磁铁和线圈之间并无接触，但线圈通电就会转动，这说明磁铁的磁场对通电线圈一定有力的作用.关于电动机转动的原因我们可以有以下猜想.猜想1：电流（通电线圈）在磁场中受到力的作用猜想2：磁场对电流（通电线圈）产生力的作用猜想3：电动机中磁铁的磁场与线圈中电流的磁场存在相互作用猜想4：电流（通电线圈）在磁场中受到的力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关【例2】电动机是通电后能够转动的机器，其主要构造不见时装有磁体的定子和嵌有线圈的转子.假如没有磁体，你猜想电动机还能转动吗？试设计一个实验来检验你的猜想.【练习2】要改变直流电动机的转速，下列措施可行的是（）A．把电源两极对调B．把磁铁的磁极对调C．改变线圈中电流的大小D．同时对调电源两极和磁铁两极C知识点3.探究磁场对电流的作用(1)实验电路如图所示：(2)实验过程：实验步骤实验现象实验现象分析1.电路如图所示，把导线ab放在磁场里，接通电源，观察现象金属棒ab水平向右运动ab通电后在磁场中受到力的作用2.移开磁铁金属棒ab不运动金属棒ab受到的力是磁场施加的，即通电导体在磁场中受到力的作用，这就是磁场对电流的作用3.保持N极、S极位置不变，改变ab中的电流房方向，观察现象金属棒ab水平向左运动电流方向改变后，ab受力方向也改变，即ab受力方向与ab中的电流方向有关4.保持ab中的电流方向与原来相同，把磁铁的两极对调，观察实验现象金属棒ab水平向左运动磁场方向改变后，ab受力方向也改变，即ab受力方向与磁场方向有关5.改变ab中的电流方向同时把磁铁两级对调，观察实验现象金属棒ab水平向右运动电流方向和磁场方向同时改变时，ab受力方向保持不变6.若把通电导线ab竖起来，即让电流方向与磁场方向平行，观察现象金属棒ab不运动ab此时没有受到力的作用（3）实验结论：a．磁场对电流有力的作用，也就是说通电导体在磁场力受到力的作用，受力方向与电流和磁感线方向有关.b．通电导体中的电流方向与磁感线的方向相同或相反时，导体不受磁场的作用力.c．通电导体在磁场中年受到力的作用而发生运动时，主要将电能转化成机械能.【例3】在观察“磁场对通电直导线的作用”活动中，小明按照如图组装实验器材．（1）小明把一根轻质的铝棒作为直导线放在蹄形磁体的磁场里，接通电源，看到直导线向右运动；若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到直导线向（选填“左”或“右”）运动．（2）观察“磁场对通电直导线的作用”活动后，小明提出：磁场对通电导线作用力的大小与什么因素有关？猜想如下：猜想1：磁场对电流作用力的大小与直导线的长度有关；猜想2：磁场对电流作用力的大小与磁场的强弱有关；猜想3：磁场对电流作用力的大小与导线的电流大小有关．小明决定对猜想3进行探究．他在图中器材的基础上，应增加一个，改变，观察．（3）本实验运用的研究方法主要是（填一种即可）【练习3】在探究磁场对通电导线的作用的实验中，所用器材及电路连接如图所示，闭合开关后导体棒ab在磁场力作用下向右运动，这说明对通电导体有力的作用；若闭在合开关后使得导体棒ab在磁场力作用下向左运动，你采取的方法是．磁场改变磁场方向或改变电流方向知识点4.换向器的作用（1）磁场对通电线圈的作用把线圈放在磁场里，接通电源，会发现线圈在磁场里发生转动，但不被曝光持续转动下去，摆动几下便停在图乙所示的位置上.通电线圈的ab和cd边在磁场里受到力的作用，ab和cd边中的电流方向相反，所以受到力的方向相反且不在同一直线上，在这两个力的作用下线圈转动起来.当转到图乙所示的位置时，这两个力的恰好在同一直线上，而且大小相等，方向相反，相互平衡，这个位置称为平衡位置.但由于惯性线圈会越过平衡位置，线圈ab边又受到向上的磁力作用，线圈cd边受到向下的磁力作用，线圈沿逆时针方向转动又回到图乙位置.如此反复，线圈在平衡位置左右摆动，无法实现连续转动.（2）换向器的结构和作用1.结构：由两个彼此绝缘的铜质半圆环构成，如图中的E、F.换向器的两个半环分别跟线圈的两端相连，并通过电刷接到电源的两极.2.作用：当线圈刚转过平衡位置时，就立即改变线圈中的电流方向，则线圈两边的受力方向就会改变，由于受力方向的改变，线圈就可以按照原来的方向继续转动.【例4】直流电动机换向器的作用是（）A．改变线圈的转动方向B．改变线圈中的电流方向C．改变磁感线的方向D．以上作用同时存在【练习4】如图所示，在直流电动机的工作过程中，“换向器”起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动．电动机工作时是把电能转化为能．电流方向机械知识点5.电动机的工作原理（1）电动机的工作原理电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，直流电动机的基本工作原理是：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈的持续转动.直流电动机的工作原理甲乙丙丁线圈处于此位置时，电流从电刷B→半环E→线圈-→半环F→电刷A.线圈的ab边受到一个向上的力，线圈的cd边受到受到一个向下的力，线圈沿顺时针方向转动线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环之间的绝缘部分接触，线圈中无电流，不再受到力的作用.由于惯性，线圈会越过平衡位置转动线圈越过平衡位置后，电流从电刷B→半环F→线圈→半环E→电刷A.线圈的ab边受到一个向下的力，线圈的cd边受到一个向上的力，线圈仍绕轴沿顺时针方向转动线圈又转至平衡位置，线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中电流又从半环E到半环F，情况又跟图甲所示相同(2)理解和记忆电动机转速的改变、转动方向的改变时注意把握以下两点：①磁场的方向、电流的方向与电动机转向的关系，记住“一变就变，全变不变”的口诀。意思是：只要磁场的方向和电流的方向有一个发生改变，电动机的转向就发生改变；磁场的方向和电流的方向都发生改变，电动机的转向不发生改变。②电动机的转速与磁场的强弱和电流的大小有关，记住“一增则增，全增更增”的口诀。意思是：电流增大和磁场增强都会引起电动机的转速加快，如果磁场增强，电流也增大，电动机转速就会增加得更多。（3）电动机的应用电动机构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、污染小等优点，在日常生活和生产实践中广泛应用，例如洗衣机、电冰箱、各种电动玩具、电力机车、工厂里的电钻等.【例5】电动机是利用通电导体在磁场中的原理制成的，如图所示，在做“让线圈转起来”的实验中，将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中的作用相同．闭合开关后，线圈不转动的原因是，推一下线圈便不停的转动起来，要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案：a：；b．【练习5】（1）如图甲所示，把一根直导线ab支起来，放在蹄形磁体的磁场里，闭合开关后，直导线就水平向右运动起来，根据力和运动的关系，导线运动状态改变，这说明导线必定受到的作用，且可确定它的方向．（选填“水平向左”或“水平向右”）力水平向右（2）假如把蹄形磁体竖起来，在导线ab末端再连上另一条导线cd，这样就组成了线圈，如图乙所示，通电后，图乙中cd段导线的电流方向是．（选填“由c到d”或“由d到c”）（3）图乙中，闭合开关后，ab段导线受磁场力的方向向上，则此时cd段导线受到磁场力的方向，请你在图乙中把这个力画出来．由于这两个力不在同一直线上，所以线圈不能保持平衡，结果使线圈abcd转动起来．由c到d下【随堂检测】1.电动机是一种高效率、低污染的设备，广泛应用于日常生活和生产实践中，下列家用电器中应用了电动机的是（）A．电饭锅B．电热水壶C．电吹风D．电烙铁2.（2014•临沂）江涛用如图所示的实验装置，探究“磁场对通电直导线的作用”．闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（）A．将A、B两端对调B．将蹄形磁体的N、S极对调C．换用磁性更强的蹄形磁体D．将滑动变阻器的滑片P向右移动CB3.在如图所示的实验装置中，当直导线通电后，观察到直导线运动起来，利用这一现象所揭示的原理，可制成的设备是（）A．电动机B．发电机C．电磁铁D．电磁继电器4.（2014•宜昌）收音机、电视机、音响里都有扬声器（如图），扬声器的工作原理是（）A．电磁感应现象B．磁场对通电导线有力的作用C．电流周围存在磁场D．电流的热效应AB5.如图为晓彤和小雪所做的“让线圈动起来”的实验，关于这个实验有以下几种说法，其中正确的是（）①该实验的原理是通电导体在磁场中受到力的作用②根据这个实验，人们制作了发电机③用刀片将作为转动轴的漆包线同侧的半边漆皮刮掉，其作用相当于换向器④此实验过程中，机械能转化为电能⑤如果增大电源电压，线圈的转速将变快．A．①②⑤B．②③④C．①②③④D．①③⑤D6.如图所示，直导线通电时发生偏转，说明对电流有力的作用．可以利用这个原理制作（电动机/发电机）．如果只改变电流方向，直导线偏转方向．6图7图7.电动机是根据通电线圈在磁场中受转动的原理制成的．它的主要构造是定子和转子．王鹏同学按照物理教材的要求安装了一台如图所示的直流电动机模型，图中A处的两个半圆铜环称为；若要这台电动机反向转动，则可采用的一种方法是．磁场电动机