第1章

電與磁第4節(jié)

電動機學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過實驗，認(rèn)識磁場對電流有力的作用。2.通過實驗，認(rèn)識通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與磁場方向、電流方向有關(guān)。3.知道矩形線圈在磁場中的轉(zhuǎn)動情況，知道線圈的平衡位置及靜止原因。4.了解直流電動機的構(gòu)造和工作原理，知道換向器的結(jié)構(gòu)和作用，并理解電動機工作時的能量轉(zhuǎn)化。知識點1磁場對通電導(dǎo)體的作用重難點1.磁場對通電導(dǎo)線的作用（含教材第17頁活動答案）實驗探究現(xiàn)象分析（1）處在磁場中的導(dǎo)線，沒有通電時靜止，通電后會發(fā)生運動，即通電后受到力的作用。（2）只改變電流方向，導(dǎo)線運動方向改變，即受力方向改變；（3）只改變磁場方向，導(dǎo)線運動方向改變，即受力方向改變歸納總結(jié)（1）通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用。（2）力的方向和電流方向、磁場方向有關(guān)，當(dāng)電流方向或者磁場方向發(fā)生改變時，導(dǎo)線的受力方向也會發(fā)生改變

2.磁場對通電線圈的作用（含教材第18頁活動答案）實驗操作將矩形線圈放入磁場中圖甲所示的位置，給矩形線圈通電，觀察矩形線圈能否轉(zhuǎn)動讓矩形線圈處于圖乙中的位置，給矩形線圈通電，觀察矩形線圈的轉(zhuǎn)動情況圖示.

.甲.

.乙實驗現(xiàn)象線圈不能轉(zhuǎn)動線圈沿順時針方向轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)過平衡位置后速度變慢，線圈會返回平衡位置，擺動幾下后停止轉(zhuǎn)動原因分析.

.續(xù)表拓展培優(yōu)左手定則判斷通電導(dǎo)體的受力方向安培定則也叫右手螺旋定則，用來判斷通電螺線管的極性，判斷通電導(dǎo)體所受磁力的方向時可使用左手定則。左手定則：將左手伸平，大拇指和其余四個手指垂直，讓四指指向電流的方向，磁感線垂直穿過手心，則大拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向，如圖所示。磁場對電流產(chǎn)生力的作用，實際上也是磁體之間通過磁場而發(fā)生的相互作用。

C

[解析]

導(dǎo)體棒的受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)，與電源電壓、導(dǎo)體棒的粗細(xì)無關(guān)，所以A、B均錯誤。只改變磁場方向或只改變電流方向，導(dǎo)體棒的運動方向發(fā)生改變，兩者方向同時改變，導(dǎo)體棒受力方向不變，故C正確，D錯誤。知識點2直流電動機1.電動機的工作原理電動機是利用通電線圈能在磁場中轉(zhuǎn)動的原理制成的，是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。2.使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動的方法——

改變電流方向3.換向器的構(gòu)造及作用構(gòu)造作用4.電動機的結(jié)構(gòu)電動機由兩部分組成，一是能夠轉(zhuǎn)動的線圈，叫做轉(zhuǎn)子；二是固定不動的磁體，叫做定子。電動機工作時，轉(zhuǎn)子在定子中飛快地轉(zhuǎn)動。6.電動機的優(yōu)點電動機構(gòu)造簡單、控制方便、效率高、無污染，廣泛地應(yīng)用在日常生活和各種生產(chǎn)中。電動機結(jié)構(gòu)小巧，制造方便，在生活中有廣泛的應(yīng)用7.教材第19頁實驗：裝配直流電動機模型【實驗步驟】

（3）把電源的兩極對調(diào)，按步驟（2）重復(fù)一次，觀察電動機的轉(zhuǎn)動方向是否改變，把結(jié)果記錄在表1中。（4）再把兩個磁極位置對調(diào)一下，重復(fù)實驗一次，觀察電動機的轉(zhuǎn)動方向是否改變，把觀察結(jié)果記錄在表1中。（5）在步驟（2）的基礎(chǔ)上，只把兩個磁極對調(diào)一下，重復(fù)實驗，把觀察結(jié)果記錄在表1中。（6）利用滑動變阻器改變通過線圈的電流，觀察轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的快慢，把觀察結(jié)果記錄在表2

中?！緦嶒炗涗洝勘?

線圈轉(zhuǎn)動方向記錄表次數(shù)電流方向磁極位置線圈轉(zhuǎn)動方向（順時針或逆時針）1順時針2逆時針3順時針4逆時針

表2

線圈轉(zhuǎn)速記錄表次數(shù)變阻器滑片的滑動方向電流變化線圈轉(zhuǎn)速變化1向左增大變大2向右減小變小【實驗結(jié)論】（1）直流電動機線圈的轉(zhuǎn)動方向與電流方向、磁場方向都有關(guān)。只改變電流方向或磁場方向，線圈轉(zhuǎn)動方向改變；電流方向和磁場方向同時改變，線圈轉(zhuǎn)動方向不變。（2）在磁場不變的情況下，直流電動機線圈的轉(zhuǎn)速與電流大小有關(guān)。電流越大，線圈轉(zhuǎn)動越快，電流越小，線圈轉(zhuǎn)動越慢。特別提醒裝配好的電動機模型不能正常轉(zhuǎn)動的常見原因原因處理措施電路接觸不好電刷和換向器接觸不良把電刷和換向器壓緊一些線路中接線柱接觸不良檢查整個線路摩擦太大支架與轉(zhuǎn)子的軸之間摩擦太大可以把支架螺絲放松，調(diào)整軸與支架，還可以加點潤滑油電刷與換向器接觸太緊把電刷和換向器調(diào)松一些磁力太小電流太小加大電源電壓或減小滑動變阻器阻值磁鐵磁性不夠強換用磁性更強的磁鐵儀器裝配位置不正確線圈處于平衡位置將線圈輕輕轉(zhuǎn)動一下典例2

直流電動機中的線圈通過換向器、電刷和直流電源相連接，這里換向器與電刷的作用是(

)A.不斷改變電流的方向，使線圈能夠正、反轉(zhuǎn)B.適時地自動改變電流的方向使線圈始終朝一個方向轉(zhuǎn)動C.不斷地改變磁場的方向以改變線圈轉(zhuǎn)動的方向D.不斷地改變磁場的方向，使線圈始終朝一個方向轉(zhuǎn)動B[解析]

換向器與電刷的作用是每當(dāng)線圈剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變電流的方向使線圈始終朝一個方向轉(zhuǎn)動。例題點撥通電導(dǎo)線在磁場中受到力的方向與電流方向及磁場方向有關(guān)，當(dāng)電流方向或磁場方向發(fā)生改變時，通電導(dǎo)線的受力方向也會發(fā)生改變。

典例3

在探究“電動機為什么會轉(zhuǎn)動”的實驗中：（1）我們首先想到的是磁體間發(fā)生相互作用是因為一個磁體放在了另一個磁體的磁場中，那么通電導(dǎo)體周圍也存在______，磁體會對通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用嗎？磁場[解析]

由題意，根據(jù)奧斯特實驗知，通電導(dǎo)體周圍存在磁場。

靜止不動運動通電[解析]

力是物體運動狀態(tài)改變的原因，所以根據(jù)導(dǎo)體通電后運動說明導(dǎo)體通電后受到了力的作用。

相反磁場方向[解析]

根據(jù)控制變量法，由題中條件可知通電導(dǎo)體的運動方向與磁場方向、導(dǎo)體中電流方向有關(guān)。

相反電流方向[解析]

根據(jù)控制變量法，由題中條件可知通電導(dǎo)體的運動方向與磁場方向、導(dǎo)體中電流方向有關(guān)。（5）如果同時改變磁場方向和電流方向，______（選填“能”或“不能”）確定受力方向與磁場方向或電流方向是否有關(guān)。不能[解析]

由（3）（4）可推知，如果同時改變磁場方向和電流方向，通電導(dǎo)體在磁場中受力方向不變，則不能確定受力方向與磁場方向或電流方向是否有關(guān)。方法點撥（1）在該實驗中，探究的是磁體對通電導(dǎo)體的力的作用，但并沒有直接測量力，而是通過導(dǎo)體受力在導(dǎo)軌上運動來說明通電導(dǎo)體受到了力的作用，通過力的作用效果來顯示力的存在。（2）通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向兩個因素有關(guān)，在探究的時候，要注意控制變量法的應(yīng)用。題型2

電動機

典例4

如圖所示為直流電動機的工作原理，以下分析正確的是(

)CA.電動機工作過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為電能B.電動機中的線圈轉(zhuǎn)動時利用了慣性，所以線圈質(zhì)量越大越好C.電動機的線圈轉(zhuǎn)動一周,線圈中電流方向改變兩次D.直流電動機中的換向器的作用是使線圈轉(zhuǎn)過圖中位置時，自動改變線圈中的電流方向[解析]

電動機是把電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置，故A錯誤；電動機中的線圈轉(zhuǎn)動時利用了慣性，但線圈的質(zhì)量不能太大，否則啟動時困難，故B錯誤；電動機的換向器是由兩個彼此絕緣的半圓金屬環(huán)制成的，當(dāng)直流電動機的線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時，換向器能立即改變線圈中的電流方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去，平衡位置是指線圈平面和磁感線垂直的位置，故C正確，D錯誤。

典例5

有一種兒童玩具小車，可進可退，可快可慢，其動力裝置是一個直流電動機，電源是干電池，電動機的磁場是由永磁體提供的。請回答下列問題。（1）從實際與方便出發(fā)，小車前進后退運動方向的改變是靠(

)A.改變電流方向B.同時改變磁場方向和電流方向C.改變磁場方向D.改變磁場方向和電流方向均可A（2）小車運動速度的改變是靠(

)A.改變電動機線圈的匝數(shù)

B.改變磁場的強弱C.改變電流的大小

D.改變電源電壓C[解析]

玩具小車前進后退由電動機轉(zhuǎn)動方向控制，運動速度由電動機的轉(zhuǎn)速控制。電動機的轉(zhuǎn)動方向與電流方向、磁場方向有關(guān)，電動機的轉(zhuǎn)速與電流的大小、磁場的強弱有關(guān)。該電動機的磁場是由永磁體提供的，磁場強弱無法改變，磁場方向不容易改變；而電流方向可通過調(diào)換電源正負(fù)極來實現(xiàn)，電流大小可通過改變電路中電阻大小來實現(xiàn)。方法點撥1.電動機轉(zhuǎn)向與磁場方向、電流方向的關(guān)系“一變就變”“全變不變”：磁場方向和電流方向有一個發(fā)生改變，電動機的轉(zhuǎn)向就會發(fā)生改變；磁場方向和電流方向都發(fā)生改變，電動機的轉(zhuǎn)向不發(fā)生改變。2.電動機轉(zhuǎn)速與磁場強弱、電流大小的關(guān)系“一增則增”“全增更增”：電流增大或磁場增強都會引起電動機轉(zhuǎn)速增大，如果磁場增強、同時電流增大，電動機轉(zhuǎn)速就會更大。

典例6

為了探究電動機的工作過程，小明根據(jù)電動機主要構(gòu)造制作了一臺簡易電動機（如圖所示），他用回形針做成兩個支架，分別與電池的兩極相連，用漆包線繞成一個矩形線圈，以線圈引線為軸，并用小刀將軸的一端漆皮全部刮去，另一端漆皮只刮去半周，將線圈放在支架上，磁體放在線圈下方，閉合開關(guān)，用手輕推一下線圈，線圈就會不停轉(zhuǎn)動起來。（1）刮漆皮的目的是使線圈能夠______________________________________________________________________________________________。線圈一端刮去半周漆皮的作用相當(dāng)于________（填實際電動機某一部件的名稱）。

導(dǎo)電，且在剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，切斷線圈中的電流，使線圈利用慣性轉(zhuǎn)過后半圈，保證線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去換向器（2）要想改變線圈的轉(zhuǎn)動方向，小明可以采取的措施是____________________________________。（寫出兩點）

①改變電流的方向；②改變磁場的方向[解析]

通電線圈在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)，因此，可分別改變電流方向或改變磁場方向，但兩者不能同時改變，否則線圈轉(zhuǎn)動方向不變。（3）開關(guān)閉合后，如果電動機不轉(zhuǎn)，可能的原因是____________________________________________________。（寫出兩點）

①線圈處于平衡位置；②電源電壓太低；③磁鐵磁性太弱[解析]

線圈不轉(zhuǎn)可能是線圈處于平衡位置；也可能是線圈不受磁力，即電路中沒有電流，這種現(xiàn)象可能是接線柱接觸不良造成的；因為線圈和轉(zhuǎn)軸之間有阻力存在，還有可能是線圈受磁力較小，無法帶動線圈，造成這種現(xiàn)象的