搜索
17.2探究电动机转动的原理体验磁场对电流的作用活动1：按照如图所示的装置组装电路,将导线与电源断开,观察螺丝钉是否运动。活动2：将导线与电源和磁体接通,观察螺丝钉的运动情况。(1)活动1中,断开导线,电路中电流,螺丝钉(选填“能”或“不能”)转动。(2)活动2中,接通导线,螺丝钉(选填“能”或“不能”)转动,螺丝钉受到的作用。提示：(1)没有不能(2)能力1.磁场对电流会产生什么作用?2.磁场力的方向与哪些因素有关?3.什么是平衡位置?4.换向器的作用是什么?5.电动机的主要构造和工作原理是什么?探究1探究通电导体在磁场中受力的方向跟哪些因素有关1.结合“体验”中的活动,可以得知通电导体在磁场中会受到的作用。参考答案：力2.猜想与假设：通电导体在磁场中所受力的方向可能跟和有关。参考答案：磁场方向电流方向3.实验方法：通电导体在磁场中所受力的方向可能与多个因素有关,所以在实验中采用；根据导体的运动方向判断所受力的方向,采用的是。参考答案：控制变量法转换法4.实验设计：如图所示。(1)探究力的方向与磁场方向有关：思路：使导体或线圈中的不变,改变,观察导体或线圈的运动方向。提示：保持导体或线圈中的电流方向不变,改变磁体的磁极,如果导体或线圈的运动方向不变,则力的方向与磁场方向无关；如果导体或线圈的运动方向改变,则力的方向与磁场方向有关。参考答案：电流方向磁场方向(2)探究力的方向与电流方向有关：思路：使不变,改变,观察导体或线圈的运动方向。提示：保持磁体的磁极不变,改变导体或线圈中的电流方向,如果导体或线圈的运动方向不变,则力的方向与电流方向无关；如果导体或线圈的运动方向改变,则力的方向与电流方向有关。参考答案：磁场方向导体或线圈中的电流方向5.实验数据及分析：分析数据可知通电导体在磁场中受到的力的方向与有关。次数磁场方向导体AB中的电流方向导体AB的运动方向1上N下SA→B向左运动2上N下SB→A向右运动3上S下NA→B向右运动4上S下NB→A向左运动提示：分析1和2(或3和4)组实验,磁场方向相同时,改变导体中的电流方向,导体的运动方向也随之改变,即受力方向与导体中的电流方向有关；分析1和3(或2和4)组实验,导体中的电流方向相同时,改变磁场方向,导体的运动方向也改变,即受力方向与磁场方向有关。参考答案：导体中的电流方向和磁场方向6.交流与评估：(1)通电导体只要是放在磁场中就一定会受到力的作用吗?提示：当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时,通电导体会受到力的作用；但当导体中的电流方向与磁感线方向相同或相反时,通电导体将不受力的作用。参考答案：不一定(2)可以采用哪些方法改变通电导体在磁场中受到的力的大小?提示：通电导体在磁场中会受到力的作用,所以可以改变导体中的电流或改变磁场的强弱来改变通电导体在磁场中所受力的大小。参考答案：可以利用滑动变阻器改变电路中电流的大小,或者可以换用较强的磁铁增强磁场,增大通电导体在磁场中受到的力。(3)通电导体在磁场中为什么会受到力的作用?提示：奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场,磁体周围也存在磁场,当这两个磁场靠近时就会发生力的作用。参考答案：磁极间的相互作用探究2电动机的工作原理结合电动机的工作原理图,分析电动机的原理,思考以下问题：1.直流电动机的工作原理是。参考答案：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2.甲图中为什么c边和a边受到的力方向相反?提示：通电导体在磁场中受到的力与电流的方向和磁场方向有关。磁场方向不变,c边和a边中的电流方向相反,所以受到的力的方向相反。参考答案：c边和a边中的电流方向相反3.线圈转到平衡位置时,为什么不受力?为什么不能立即停止转动?提示：线圈转到平衡位置时,电刷跟两个半圆环间的绝缘部分接触,线圈中无电流,线圈不受力。线圈虽然不受力,但是由于线圈具有惯性,仍然会继续转动。参考答案：线圈转到平衡位置时,电刷跟两个半圆环间的绝缘部分接触,线圈中无电流,线圈不受力。线圈靠惯性转动。4.线圈转过平衡位置后,要使它继续转动下去,c边和a边中的电流方向是怎样实现改变的?提示：换向器能改变电流方向,从而改变受力方向。参考答案：当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈中各边的受力方向,使线圈继续转动。一、探究磁场对电流的作用1.实验过程：(1)保持磁场的方向不变,改变_____的方向。(2)保持电流的方向不变,改变_____的方向。2.通电导体在磁场中会受到___的作用,力的方向跟___________和___________都有关系。3.平衡位置：线圈平面与磁场方向_____的位置。电流磁场电流的方向磁场的方向垂直力二、换向器的作用1.组成：由两个_____________________组成。彼此绝缘的金属半圆环2.作用：每当线圈刚越过_________时,由于换向器的作用,改变了线圈中的_____方向,从而改变线圈中各边的_____方向,使线圈继续转动。平衡位置电流受力三、电动机的工作原理1.直流电动机：用_____电源供电的电动机。2.直流电动机的原理：通电导体在磁场中_____________使线圈转动,同时用_______及时改变线圈里的电流方向,以保持线圈的持续转动。3.能量转化：_____转化为_______。直流受到力的作用换向器电能机械能四、磁场对通电导体作用的其他应用1.应用：_____________、磁电式电流仪表、电动玩具、机器人等。2.动圈式扬声器发声的原理：随声音变化的_____通过扬声器的线圈,线圈受到的_________发生变化,带动纸盆振动,就会使扬声器发声。动圈式扬声器电流力的大小考点通电导体在磁场中受力运动的方向【典例】(2013·内江中考)如图所示是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置。当闭合开关S时,导线ab中自由电子定向移动的方向是(选填“从a到b”“从b到a”或“垂直ab方向”),导线ab受到磁场力的作用而向左运动；现在,如果只将磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向运动(均选填“左”或“右”)。【思路导引】解决此类问题的关键是理解影响通电导体在磁场中受力方向的因素。要改变通电直导线的运动方向,只能改变电流方向和磁场方向中的一个,两个因素不能同时改变。【精讲精析】由题图可知导线ab中电流方向是从a到b,所以带负电的自由电子定向移动的方向是从b到a；通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关。导线ab受到磁场力的作用而向左运动,如果只将磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向右运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab仍将向左运动。答案：从b到a右左【方法归纳】判断通电导体受到磁力方向是否改变的方法1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的()A.电熨斗B.电动机C.电磁铁D.电热水壶【解析】选B。本题考查电动机的原理。题图中探究的是通电导体在磁场中的受力运动,这是电动机的原理,故B选项正确；电熨斗和电热水壶的原理是电流的热效应,电磁铁的原理是电流的磁效应,故A、C、D选项均错。2.(2013·常州中考)小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置,不能持续转动。为使线圈持续转动,下列措施中可行的是()A.换用电压更大的电源B.换用磁性更强的磁体C.重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去D.在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈【解析】选D。本题考查电动机的原理。换用电压更大的电源和磁性更强的磁体,只能增大线圈转动的速度,但转动到平衡位置时仍会停下来而不能持续转动,A、B错误；为使线圈能持续转动,要在电路中增加换向器,可在线圈适当的位置刮去半圈漆,D正确；若将线圈两端的漆全部刮去,不能改变线圈中的电流方向,C错误。3.(多选)如图所示是研究磁场对通电导线作用的实验装置。当接通电源,有电流由A至B通过导线AB时,它受到磁场力作用而向左运动,则()A.只改变磁场方向时,导线AB将向右运动,机械能将转化为电能B.只改变电流方向时,导线AB将向右运动,电能转化为机械能C.电流方向和磁场方向同时改变时,导线AB仍将向左运动D.电流方向和磁场方向同时改变时,导线AB将向右运动【解析】选B、C。本题考查影响通电导线在磁场中受到力的作用的因素和能量转化。只改变一个影响因素,受力运动方向改变,能量的转化是电能转化为机械能,故A错误,B正确；两个影响因素同时改变时,受力运动方向不变,故C正确,D错误。故选B、C。4.为了使电动机的线圈持续转动,当线圈转过什么位置时,换向器改变其中的电流方向()A.线圈平面与磁感线方向平行时B.线圈平面与磁感线方向垂直时C.线圈平面与磁感线方向成任意角度时D.以上都不对【解析】选B。本题考查换向器的作用。为了使电动机的线圈持续转动,当线圈转过平衡位置,也就是线圈平面与磁感线方向垂直时,换向器改变其中的电流方向,从而改变线圈的受力方向,使线圈实现持续转动。5.如图是机的示意图,其中能自动改变线圈中电流方向的装置叫。【解析】本题考查直流电动机的原理。由题图可以看出,外部电路中有电源,即当线圈中通电时,线圈会在磁场力的作用下转动,故该图是电动机的示意图；为了使线圈能够持续转动,在输入电流时采用换向器,使线圈在刚过平衡位置时及时改变线圈中的电流方向,改变线圈的受力方向,从而使线圈能够实现连续转动。答案：电动换向器6.如图所示,闭合开关后,导体棒ab向右运动,说明磁场对通电导体有的作用；若要使导体棒ab向左运动,正确的操作之一是。【解析】本题考查磁场对通电导体的作用。当导体棒ab中有电流时,其在磁场中会受到力的作用,故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理；若要使导体棒ab向相反的方向运动,只需改变电流的方向或改变磁场的方向即可。答案：力对调磁极(或对调电源正负极)7.如图是扬声器的构造示意图,由于通过线圈的电流方向是的(选填“变化”或“不变”),线圈在磁场中不断地带动纸盆,于是扬声器就发出了声音。【解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过图中所示的电流时,线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时,线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流,它的方向不断变化,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。答案：变化振动8.在探究通电导体在磁场中受力方向与什么有关时,一位同学做了图甲、乙、丙三个实验,图中AB表示闭合电路的一部分导体,导体上的箭头表示电流方向,F表示导体受力方向,S、N表示蹄形磁铁的南北极。(1)通过实验甲和乙说明,通电导体在磁场中的受力方向跟的方向有关。(2)通过实验甲和丙说明,通电导体在磁场中的受力方向跟的方向有关。【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方向跟什么因素有关。对比甲、乙两图,控制磁场方向相同,改变电流方向,导体受力方向相反,说明通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向有关；同理,在甲、丙两图中,控制导体中电流方向相同,改变磁场方向,导体受力方向相反,说明通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向有关。答案：(1)电流(2)磁场找找你容易错在哪里?市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)。在阳光的照射下,太阳能电池板将太阳能转化为①能,带动小电扇快速转动,小电扇转动时又将这种能量转化为②能。【学生自答】①化学②电【教师点评】①错误地将太阳能电池能量的转化理解为蓄电池充电的过程；②小电扇的核心部件是电动机,使用时其能量转化应为电能转化为机械能。【正确答案】①电②机械