20.4

電動機第二十章電與磁授課教師：

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.2025年新教材精品物理課件物理觀念了解通電導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用，并知道力的方向與哪些因素有關(guān)。了解直流電動機的基本構(gòu)造、工作原理和涉及的能量轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)思維經(jīng)歷研究通電導(dǎo)線在磁場中受力方向的分析過程，培養(yǎng)歸納推理能力?？茖W(xué)探究經(jīng)歷便通電線圈在磁場中連續(xù)轉(zhuǎn)動的探究過程，培養(yǎng)解決問題的能力。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過對電動機的學(xué)習(xí)，體會物理知識在生產(chǎn)實踐中的重要作用，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

重點難點教學(xué)重點磁場對通電導(dǎo)線的作用。教學(xué)難點直流電動機的構(gòu)造和工作原理。電力機車、電梯、電風(fēng)扇、冰箱、洗衣機、機器人，以及各種電動玩具都離不開電動機。電動機已經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活的各個方面。給電動機通電，它就能夠轉(zhuǎn)動。這是為什么？工業(yè)機器人

導(dǎo)入新課條形磁體對小磁針有力的作用通電導(dǎo)線周圍有磁場我們知道，磁體在磁場中會受到力的作用，磁體間通過磁場相互作用。通電導(dǎo)線周圍有磁場。那么通電導(dǎo)線是不是也會受到磁場的作用力呢？磁場通電導(dǎo)線1.探究磁場對通電導(dǎo)線的作用【提出問題】通電導(dǎo)線在磁場中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向與什么因素有關(guān)？【猜想與假設(shè)】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，力的方向可能與磁場的方向、導(dǎo)體中電流的方向有關(guān)。一、磁場對通電導(dǎo)線的作用實驗過程實驗現(xiàn)象實驗分析直導(dǎo)線ab向左運動.直導(dǎo)線ab運動，說明直導(dǎo)線ab通電后在磁場中受到力的作用.【設(shè)計并進行實驗】把導(dǎo)線ab放在磁場里，接通電源，讓電流通過導(dǎo)線ab，觀察它的運動.1

在實驗①中，去掉蹄形磁體，接通電源，觀察現(xiàn)象.2直導(dǎo)線ab不運動.保持N、S極位置不變，把電源的正、負極對調(diào)后接入電路，使通過直導(dǎo)線ab的電流方向與原來相反，接通電源，觀察現(xiàn)象.3直導(dǎo)線ab向右運動.改變電流方向，直導(dǎo)線ab運動方向改變，說明直導(dǎo)線ab受力方向與電流方向有關(guān).與實驗①的現(xiàn)象對比，說明磁場對通電導(dǎo)線有力的作用.實驗過程實驗現(xiàn)象實驗分析

保持直導(dǎo)線ab中的電流方向與實驗①中相同，把磁體的兩個磁極對調(diào)，讓磁感線方向與原來方向相反，接通電源，觀察現(xiàn)象.直導(dǎo)線ab向右運動.改變磁感線方向，直導(dǎo)線ab的運動方向改變，說明直導(dǎo)線ab受力方向與磁感線方向有關(guān).直導(dǎo)線ab向左運動.同時改變電流方向和磁感線方向，直導(dǎo)線運動方向不變，說明當(dāng)電流方向與磁感線方向同時改變時，直導(dǎo)線ab受力方向不變.

在實驗①中，同時改變直導(dǎo)線ab中的電流方向和磁感線方向，接通電源，觀察現(xiàn)象.54【分析論證】在實驗①中，閉合開關(guān)，導(dǎo)線ab向左運動。在實驗③中：只改變導(dǎo)線中的電流方向時，導(dǎo)線ab向右運動，與①運動方向相反。在實驗④中：只改變磁感線方向，導(dǎo)線ab向右運動，與①運動方向相反。IISNI實驗①實驗③實驗④通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用，力的方向跟電流的方向、磁感線（磁場）的方向都有關(guān)系。當(dāng)電流的方向或者磁感線（磁場）的方向有一個變得相反時，通電導(dǎo)線受力的方向也變得相反；當(dāng)電流的方向和磁感線（磁場）的方向同時變得相反時，通電導(dǎo)線受力的方向不變。（1）使線圈靜止在圖乙所示位置上，閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動情況。發(fā)現(xiàn)線圈并沒有運動。這是由于線圈上、下兩個邊受力大小一樣、方向卻相反。這個位置是線圈的平衡位置。【設(shè)計并進行實驗】（2）使線圈靜止在圖甲所示位置上，閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動情況。發(fā)現(xiàn)線圈受力沿順時針方向轉(zhuǎn)動，并由于慣性而越過平衡位置，但不能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去，最后要返回平衡位置。2.磁場對通電線圈的作用想一想：實驗中的直導(dǎo)線運動一段距離就會離開磁場，很難持續(xù)地運動。如果把一個通電線圈放在磁場中，它又會怎樣運動呢？下面我們探究磁場對通電線圈的作用。（3）使線圈靜止在圖丙所示位置上，這是線圈沖過平衡位置以后所到達的地方。閉合開關(guān)，觀察線圈的轉(zhuǎn)動情況。發(fā)現(xiàn)線圈逆時針轉(zhuǎn)動，說明線圈在這個位置所受的力阻礙它沿順時針方向轉(zhuǎn)動?！緦嶒灧治觥烤€圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，是因為線圈越過了平衡位置以后，受到的力阻礙它的轉(zhuǎn)動?！緦嶒灲Y(jié)論】通電線圈在磁場中會受力而轉(zhuǎn)動，但不能持續(xù)轉(zhuǎn)動。

3.換向器想一想：線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動，是因為線圈越過了平衡位置以后，受到的力阻礙它的轉(zhuǎn)動。如果在線圈越過了平衡位置后，設(shè)法改變線圈中電流的方向，線圈將會繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去。如何改變線圈中電流的方向呢？實際的電動機是通過換向器來實現(xiàn)這一目的的。（1）換向器的構(gòu)造兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣。A和B是電刷，它們分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。（2）換向器的作用當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向。如圖所示，無論線圈的哪個邊，只要它處于靠近磁體S極的一側(cè)，其中的電流都是從讀者這邊朝紙內(nèi)的方向流去，這時它的受力方向總是相同的（向上），線圈就可以不停地轉(zhuǎn)動下去了。??通電線圈在磁場中，ab、cd兩邊電流方向相反，受力方向相反，順時針轉(zhuǎn)動。線圈轉(zhuǎn)到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置。?線圈越過平衡位置后，利用換向器改變了電流方向，受力方向改變，仍然順時針轉(zhuǎn)動。線圈利用慣性轉(zhuǎn)過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向，繼續(xù)轉(zhuǎn)動。4.直流電動機的工作原理12341.電動機的組成直流電動機的組成電動機主要由線圈和磁體兩部分組成，能夠轉(zhuǎn)動的部分叫作轉(zhuǎn)子，固定不動的部分叫作定子。定子（磁鐵）轉(zhuǎn)子（線圈）換向器電刷2.電動機工作時，把電能轉(zhuǎn)化為機械能直流電動機的結(jié)構(gòu)換向器轉(zhuǎn)子二、電動機的基本構(gòu)造3.家用電器用到的電動機例如，電吹風(fēng)、電風(fēng)扇、洗衣機、剃須刀、空調(diào)等都用到了電動機。學(xué)校的操場上掛著揚聲器（喇叭），收音機、電視機、音響中都有揚聲器，每天我們都能聽到揚聲器發(fā)出的悠揚聲音。揚聲器是怎樣發(fā)出聲音的呢？1.揚聲器的作用它是把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘柕难b置。2.揚聲器的結(jié)構(gòu)線圈、永久磁體、錐形紙盆。3.揚聲器的原理當(dāng)線圈中通有電流時，線圈受到永磁體的作用而運動；當(dāng)線圈中的電流反向時，線圈向相反方向運動。由于通過線圈的電流是交變電流，它的方向不斷變化，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(fā)出了聲音。三、揚聲器①通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用.②力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān).①原理：通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動.②基本組成：換向器、轉(zhuǎn)子、定子.③換向器作用：線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變線圈中電流的方向.④能量轉(zhuǎn)化：把電能轉(zhuǎn)化為機械能.四、課堂總結(jié)電動機電動機磁場對通電導(dǎo)體的作用1.用圖所示的裝置研究磁場對通電導(dǎo)體棒的作用時，如果閉合開關(guān)后導(dǎo)體棒向左運動，怎樣操作可以使導(dǎo)體棒向右運動？【解析】把電源的正負極對調(diào)，或把蹄形磁體N、S極對調(diào)。2.電動機主要由哪兩部分構(gòu)成？電動機換向器的構(gòu)造大體是怎樣的？它有什么作用？【解析】電動機由定子和轉(zhuǎn)子組成；換向器的構(gòu)造：兩個銅半環(huán)跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動，兩半環(huán)中間斷開，彼此絕緣，兩個電刷分別跟兩個半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路；換向器的作用是每轉(zhuǎn)過平衡位置時都能自動改變線圈中電流方向，使直流電動機向一個方向持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。教材課后習(xí)題五、練習(xí)與應(yīng)用3.電路中常用到單刀雙擲開關(guān)，這是一種可以分別跟兩個接線柱連接的開關(guān)。圖甲是它的外形圖，圖乙中的S1和S2是它的符號。圖乙用兩個單刀雙擲開關(guān)來控制電動機M，使電動機既能正轉(zhuǎn)，也能反轉(zhuǎn)。如果開關(guān)S1與觸點a接觸、S2與c接觸時，電動機是正轉(zhuǎn)的，怎樣操作開關(guān)才能使電動機反轉(zhuǎn)？【解析】開關(guān)S1與觸點b接觸、S2與d接觸，電動機反轉(zhuǎn)。提示：通過改變電動機中電流的方向使電動機反轉(zhuǎn)。五、練習(xí)與應(yīng)用4.一臺電動機的額定電壓是220V，額定功率是5.5kW，它正常工作時的電流有多大？連續(xù)工作2h耗電多少？【解析】電動機的額定電壓是220V，