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文檔簡介
第4節(jié)電動機(導(dǎo)學(xué)案)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.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。
2.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。
3.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。
4.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)重點】磁場對通電導(dǎo)線的作用。
【學(xué)習(xí)難點】直流電動機的構(gòu)造和工作原理。
【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材,完成以下問題:
1.磁場對通電導(dǎo)線的作用
通電導(dǎo)線在磁場中受到的作用,力的方向跟的方向和的方向有關(guān)。
如果這兩者其中之一的方向改變,則力的方向(選填:“改變”或“不改變”);如果
兩者的方向同時改變,則力的方向(選填:“改變”或“不改變”)。
2.電動機
(1)電動機的原理及構(gòu)造:電動機由能夠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子和固定不動的定子組成。電動機
是利用通電線圈在磁場中受而轉(zhuǎn)動的原理制成的。為了使電動機能持續(xù)轉(zhuǎn)動,電動機
上用到,當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時,換向器能自動改變線圈中的方向,從而改
變線圈受力方向,使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動。
(2)電動機是把能轉(zhuǎn)化成能的機器。
【課堂探究】
探究一、磁場對通電導(dǎo)線的作用
【想一想】我們知道,磁體在磁場中會受到力的作月,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?
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】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)。
【設(shè)計并進行實驗】
①把導(dǎo)線H放在磁場里,接通電源,讓電流通過導(dǎo)線(力,觀察它的運動,記錄實驗現(xiàn)
象。
②在實驗①中,去掉蹄形磁體,接通電源,觀察記錄現(xiàn)象。
③保持磁體N極、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
4。的電流方向與原來相反,接通電源,觀察記錄現(xiàn)象。
④保持直導(dǎo)線油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。
⑤在實驗①中,同時改變直導(dǎo)線而中的電流方向和磁感線方向,接通電源,觀察現(xiàn)象。
【分析論證】
(1)分析實驗①和②:在實驗①中,閉合開關(guān),導(dǎo)線,力向左運動。在實驗②中,去掉
蹄形磁體,接通電源,直導(dǎo)線時不運動。說明通電導(dǎo)體在中才會受到力的作用。
(2)分析實驗①和③:只改變導(dǎo)線中的電流方向時,導(dǎo)線而向右運動,與①運動方向
相反。說明通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向跟的方向有關(guān)。
(3)分析實驗①和④:只改變磁感線方向,導(dǎo)線面向右運動,與①運動方向相反。說
明通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向跟的方向有關(guān)。
(4)分析實驗①和⑤:同時改變直導(dǎo)線"中的電流方向和磁場方向,通電導(dǎo)線受力的
方向不變。
【實驗結(jié)論】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用,力的方向跟的方向、的方
向都有關(guān)。
2.探究磁場對通電線圈的作用
【想?想】實驗中的直導(dǎo)線運動?段距離就會離開磁場,很難持續(xù)地運動。如果把?個
通電線圈放在磁場中,它又會怎樣運動呢?
【演示實驗】
(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、方向卻o這個位置是線圈的一
丙線圈受到的力使它逆時
針轉(zhuǎn)動
(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,最后要返回位
置。
(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。
【實驗分析】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。
【實驗結(jié)論】通電線圈在磁場中會受力而轉(zhuǎn)動,但持續(xù)轉(zhuǎn)動(選填“能”或“不
能”)。
3.換向器
【想?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)動卜.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,彼此絕緣。A和B是,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,自動改變線圈中的方向。
甲乙
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),其中的電流都是從我
們這邊朝紙內(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。
3.直流電動機的工作原理
(1)如圖甲所示,通電線圈在磁場中,ah.cd兩邊電流方向相反,受力方向相反,順
時針轉(zhuǎn)動。
(2)如圖乙所示,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
用慣性線圈轉(zhuǎn)過平衡位置,
(3)如圖丙所示,線圈越過平衡位置后,利用換向器改變了電流方向,線圈受力方向
改變,仍然順時針轉(zhuǎn)動。
(4)如圖丁所示,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,
線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
丙T
【例題1】如圖所示,閉合開關(guān),銅棒向左運動,為使銅棒向右運動,下列操作不可行
A.只對調(diào)電源的正、負極
B.只對調(diào)磁體的N、S極
C.導(dǎo)線①接A、C接線柱,導(dǎo)線②接B、D接線柱
D.同時對調(diào)電源正、負極和磁體N、S極
【例題2】研究電動機的工作過程。
(1)電動機的工作原理是磁場對有力的作用。甲圖中,線圈左右兩邊框。山
4的受力方向相反,其原因是o線圈從圖示位置再轉(zhuǎn)動度后線圈將恰
好達到平衡位置,并最終停在該位置;
(2)乙圖中的線圈可以持續(xù)轉(zhuǎn)動,是因為它加裝了,該裝置能在線圈_______
(選填“剛轉(zhuǎn)到”“即將轉(zhuǎn)到”或“剛轉(zhuǎn)過”)平衡位置時,自動改變線圈中的
方向。
探究二、電動機的基本構(gòu)造
1.電動機的組成
電動機主要由線圈和遨體兩部分組成,能夠轉(zhuǎn)動的部分叫作,固定不動的部分叫
作O實際的電動機有多個線圈,每個線圈都接在i對換向片上,以保證每個線圈在轉(zhuǎn)
動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉(zhuǎn)動。
2.電動機的能量轉(zhuǎn)化:電動機工作時,把能轉(zhuǎn)化為能。
3.家用電器用到的一些電動機:例如,電吹風(fēng)、豆?jié){機、電風(fēng)扇、洗衣機、剃須刀、
空調(diào)等都用到了電動機。
【例題3】如圖為直流電動機的基本構(gòu)造示意圖。以下相關(guān)的分析中正確的是()
A.電動機工作過程中,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機械能
B.電動機是利用電流磁效應(yīng)的原理工作的
C.僅改變磁感線的方向可以改變線圈轉(zhuǎn)動的方向
D.使線圈連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動下去是靠電磁繼電器來實現(xiàn)的
探究三、揚聲器
【想一想】學(xué)校的操場上掛著揚聲器,收音機、電視機、音響中都有揚聲器,我們能聽
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:它是把信號轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柕难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:蘭線圈中通有電流時,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,帶動也來回振動,于是揚聲器就發(fā)出了聲音。
錐形紙盆
永磁體線圈
【例題4】上圖所示是揚聲器(喇叭)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)揚聲器的線圈中通入因攜帶聲音信
息而時刻變化的電流時,線圈會在永久磁體的作用下受到力的作用并帶動紙盆振動發(fā)聲。下
列說法中錯誤的是()
A.揚聲器工作時是將電能轉(zhuǎn)化為機械能
B.揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力運動
C.揚聲器中的永久磁體周圍存在磁場
D.揚聲器工作時線圈中的電流不變
【精講點撥】
1.通電導(dǎo)體在磁場中受力方向的變化情況可分為以下三類:
(1)只有電流方向與原來相反,受力方向與原來相反;
(2)只有磁場方向與原來相反,受力方向與原來相反;
(3)電流方向和磁場方向都與原來相反,則受力方向與原來相同”即“兩反則不變
2.區(qū)別“通電導(dǎo)體受磁場力的方向”、“通電導(dǎo)體受磁場力的大小”的影響因索?:
(1)磁場對通電導(dǎo)體力的方向取決于:磁場方向和電流的方向;
(2)磁場對通電導(dǎo)體力的大小取決于:磁場強弱和電流的大小。
3.電動機中換向器的作用:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時,自動改變線圈中的電流方向,
【歸納整理】
第3節(jié)電動機
磁場對通電J一①通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用.
導(dǎo)體的作用[_②力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān).
一①原理:通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動.
一②基本組成:換向器、轉(zhuǎn)子、定子.
電動機卜一③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.
I-④能量轉(zhuǎn)化:把電能轉(zhuǎn)化為機械能.
【課堂練習(xí)】
1.如圖所示的電路中,開關(guān)閉合后,導(dǎo)體岫桿接通電源運動起來,人們根據(jù)此原理制
2.如圖所示是揚聲器(喇叭)的結(jié)構(gòu)圖.當(dāng)揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息的時刻
變化的電流時,線圈會在永久磁體的作用下帶動錐形紙盆振動發(fā)聲。下列說法中正確的是
()
A.揚聲器工作時是將機械能轉(zhuǎn)化為電能
B.揚聲器工作時線圈中不會有電流
C.揚聲器中的永久磁體不會對線圈有作用力
D.揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力運動
3.下圖為直流電動機的兩個不同時刻的工作原理圖,下列分析不氐砸的是()
甲乙
A.導(dǎo)線4〃中的電流在這兩個時刻方向不同,受到的磁場力方向也不同
B.甲乙兩圖中的線圈再轉(zhuǎn)動90度角,都能到達平衡位置
C.由上往下看,線圈中電流均為順時針方向
D.如果電動機持續(xù)轉(zhuǎn)動,則電動機內(nèi)外流的都是直流電
4.如圖所示的線圈而cd位于磁場中,ab和cd的受力方向______,(選填“相同”或
“不同”)理由是:,此時線圈_____(選填“在”或“不在”)平
衡位置。
5.研究磁場對電流有力的作用。
甲乙丙丁
(1)利用如圖甲所示的裝置研究“磁場對電流的作用”時,應(yīng)在“4”、“〃”之間接
入,根據(jù)該原理可制成;
(2)若要繼續(xù)研究導(dǎo)體受力的大小與電流大小的關(guān)系,可在上述電路中再串聯(lián)一個
,改變電流大小后,根據(jù)可初步判斷受力的大小是否發(fā)生改變;
(3)乙、丙兩個圖中,圖的線圈恰好處于平衡位置;
6.如圖甲是小雪自制的小風(fēng)扇,使用時發(fā)現(xiàn)小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動,但風(fēng)卻向后吹。小雪設(shè)計了
如圖乙所示的實驗,探究其原因。
(1)閉合開關(guān),給銅棒"通電,發(fā)現(xiàn)銅棒外向右運動,這表明銅棒外在磁場中受到
的作用;
(2)保持磁場方向不變,將電源正負極對調(diào)后接入電路,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)銅棒必向左
運動,這表明;
(3)保持電流方向不變,將磁體的兩極對調(diào),閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)銅棒而向右運動,這表
明;
(4)根據(jù)實驗,要改變小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動方向,小雪應(yīng)該;
(5)請列舉一個和小風(fēng)扇工作原理相同的用電器o
【課后反思】
本節(jié)課學(xué)習(xí)中,你有哪些收獲,還有哪些問題?
參考答案與試題解析
第4節(jié)電動機(導(dǎo)學(xué)案)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.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。
2.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。
3.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。
4.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)重點】磁場對通電導(dǎo)線的作用。
【學(xué)習(xí)難點】直流電動機的構(gòu)造和工作原理。
【自主預(yù)習(xí)】閱讀教材,完成以下問題:
1.磁場對通電導(dǎo)線的作用
通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用,力的方向跟磁場的方向和電流的方向有關(guān)。如果這兩
者其中之一的方向改變,則力的方向改變(選填:“改變”或“不改變”);如果兩者的方向
同時改變,則力的方向不變(選填:“改變”或“不改變”)。
2.電動機
(1)電動機的原理及構(gòu)造:電動機由能夠轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子和固定不動的定子組成。電動機
是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動的原理制成的。為了使電動機能持續(xù)轉(zhuǎn)動,電動機上用
到換向器,當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時,換向器能自動改變線圈中里通的方向,從而改變線圈
受力方向,使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動。
(2)電動機是把曳能轉(zhuǎn)化成機械能的機器。
【課堂探究】
探究一、磁場對通電導(dǎo)線的作用
【想一想】我們知道,磁體在磁場中會受到力的作月,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?
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】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)。
【設(shè)計并進行實驗】
①把導(dǎo)線“)放在磁場里,接通電源,讓電流通過導(dǎo)線,必,觀察它的運動,記錄實驗現(xiàn)
象。
②在實驗①中,去掉蹄形磁體,接通電源,觀察記錄現(xiàn)象。
③保持磁體N極、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
"的電流方向與原來相反,接通電源,觀察記錄現(xiàn)象。
④保持直導(dǎo)線岫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
向與原米方向相反,接通電源,觀察現(xiàn)象。
⑤在實驗①中,同時改變直導(dǎo)線?!ㄖ械碾娏鞣较蚝痛鸥芯€方向,接通電源,觀察現(xiàn)象。
【分析論證】
(1)分析實驗①和②:在實驗①中,閉合開關(guān),導(dǎo)線?!ㄏ蜃筮\動。在實驗②中,去掉
蹄形磁體,接通電源,直導(dǎo)線,力不運動。說明通電導(dǎo)體在磁場中才會受到力的作用。
(2)分析實驗①和③:只改變導(dǎo)線中的電流方向時,導(dǎo)線時向右運動,與①運動方向
相反。說明通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向跟更通的方向有關(guān)。
(3)分析實驗①和④:只改變磁感線方向,導(dǎo)線而向右運動,與①運動方向相反。說
明通電導(dǎo)體在磁場中受力的方向跟磁場的方向有關(guān)。
(4)分析實驗①和⑤:同時改變直導(dǎo)線ab中的電流方向和磁場方向,通電導(dǎo)線受力的
方向不變。
【實驗結(jié)論】通電導(dǎo)線在磁場中受到力的作用,力的方向跟蟲速的方向、磁場的方向都
有關(guān)系a
2.探究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?
【演示實驗】
(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、下兩個邊受力大小型笠、方向卻相反.這個位置是線圈的王衡位
置。
針轉(zhuǎn)動衡位置針轉(zhuǎn)動
(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。
(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。
【實驗分析】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。
【實驗結(jié)論】通電線圈在磁場中會受力而轉(zhuǎn)動,但丕能持續(xù)轉(zhuǎn)動(選填“能”或“不能”)。
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FI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,自動改變線圈中的蠅方向。
甲乙
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),其中的電流都是從我
們這邊朝紙內(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。
3.直流電動機的工作原理
(1)如圖甲所示,通電線圈在磁場中,“從cd兩邊電流方向相反,受力方向相反,順
時針轉(zhuǎn)動。
(2)如圖乙所示,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
用慣性線圈轉(zhuǎn)過平衡位置,
甲
(3)如圖丙所示,線圈越過平衡位置后,利用換向器改變了電流方向,線圈受力方向
改變,仍然順時針轉(zhuǎn)動。
(4)如圖丁所示,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,
線圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
--------1?1?........———1?-|?-------
丙..............................丁
【例題1】如圖所示,閉合開關(guān),銅棒向左運動,為使銅棒向右運動,下列操作不可勺
的是(D)
A.只對調(diào)電源的正、負極
B.只對調(diào)磁體的N、S極
C.導(dǎo)線①接A、C接線柱,導(dǎo)線②接B、D接線柱
D.同時對調(diào)電源正、負極和磁體N、S極
【解析】A.只對調(diào)弓源的正、負極,電路中電流方向改變,則通電導(dǎo)體的受力方向改
變,銅棒向右運動,故A不符合題意;
B.將磁體的N、S極對調(diào),磁場方向改變,則通電導(dǎo)體的受力方向改變,銅棒向右運
動,故B不符合題意;
C.導(dǎo)線①接A、C接線柱,導(dǎo)線②接B、D接線柱,改變了電路中電流的方向,則通
電導(dǎo)體的受力方向改變,銅棒向右運動,故C不符合題意;
D.將電源正、負極對調(diào),同時將磁體N、S極對調(diào),影響磁場力方向的兩個因素同時
改變,則通電導(dǎo)體的受力方向不變,銅棒仍然向左運動,故D符合題意。所以選D。
【例題2】研究電動機的工作過程。
甲乙
(1)電動機的工作原理是磁場對有力的作用。甲圖中,線圈左右兩邊框時、
cd的受力方向相反,其原因是o線圈從圖本位置再轉(zhuǎn)動度后線圈將恰
好達到平衡位置,并最終停在該位置:
(2)乙圖中的線圈可以持續(xù)轉(zhuǎn)動,是因為它加裝了,該裝置能在線圈
(選填“剛轉(zhuǎn)到”“即將轉(zhuǎn)到”或“剛轉(zhuǎn)過”)平衡位置時,自動改變線圈中的
方向。
【答案】電流(或通電線圈);電流方向不同;90;換向器;剛轉(zhuǎn)過;電流方向。
【詳解】(1)電動機的工作原理是磁場對電流(通電線圈)有力的作用。線圈受力方
向與電流方向和磁場方向有關(guān);甲圖中,線圈左右兩邊框cd的受力方向相反,是因為
兩側(cè)的電流方向不同。
當(dāng)線圈從圖示位置再轉(zhuǎn)動90度后,線圈將恰好達到平衡位置,此時受力平衡,最終會
停在該位置。
(2)乙圖中的線圈可以持續(xù)轉(zhuǎn)動,是因為它加裝了換向器,它能在線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位
置時,自動改變線圈中的電流方向。
探究二、電動機的基本構(gòu)造
1.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)了一,固定不動的部分叫作
定子。實際的電動機有多個線圈,每個線圈都接在一對換向片上,以保證每個線圈在轉(zhuǎn)動過
程中受力的方向都能使它朝同一方向轉(zhuǎn)動。
2.電動機的能量轉(zhuǎn)化:電動機工作時,把電能轉(zhuǎn)化為機械能。
3.家用電器用到的一些電動機:例如,電吹風(fēng)、豆?jié){機、電風(fēng)扇、洗衣機、剃須”、
空調(diào)等都用到了電動機。
【例題3】如圖為直流電動機的基本構(gòu)造示意圖。以下相關(guān)的分析中正確的是(C)
A.電動機工作過程中,消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機械能
B.電動機是利用電流磁效應(yīng)的原理工作的
C.僅改變磁感線的方向可以改變線圈轉(zhuǎn)動的方向
D.使線圈連續(xù)不停地轉(zhuǎn)動下夫是靠電磁繼電器來實現(xiàn)的
【詳解】A.電動機二作過程中,消耗的電能主要轉(zhuǎn)化為機械能,還有部分要克服摩擦
力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故A錯誤;
B.電動機是利用通目線圈在磁場中受到力的作用而轉(zhuǎn)動的原理工作的,故B錯誤;
C.改變磁感線方向或者電流方向會改變線圈在磁場中受力方向,故僅改變磁感線方向
可以改變線圈轉(zhuǎn)動方向,故c正確:
D.使線圈連續(xù)不停轉(zhuǎn)動下去是靠換向器實現(xiàn)的,故D錯誤。故選C.
探究三、揚聲器
【想一想】學(xué)校的操場上掛著揚聲器,收音機、電視機、音響中都有揚聲器,我們能聽
到揚聲器發(fā)出的悠揚聲音3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。
錐形紙盆
永磁體線圈
【例題4】上圖所示是揚聲器(喇叭)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)揚聲器的線圈中通入因攜帶聲音信
息而時刻變化的電流時,線圈會在永久磁體的作用下受到力的作用并帶動紙盆振動發(fā)聲。下
列說法中錯誤的是(D)
A.揚聲器工作時是將電能轉(zhuǎn)化為機械能
B.揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力運動
C.揚聲器中的永久礴體周圍存在磁場
D.揚聲器工作時線圈中的電流不變
【解析】AB.揚聲器工作時,通電線圈在磁場中受到力的作用運動,將甩能轉(zhuǎn)化為機
械能,故AB項正確;
C.揚聲器中的永久磁體周圍也存在磁場,故C項正確;
D.揚聲器的線圈中通入聲音信息而時刻變化的電流,故D錯誤。
故選D。
【精講點撥】
1.通電導(dǎo)體在磁場中受力方向的變化情況可分為以下三類:
(1)只有電流方向與原來相反,受力方向與原來相反;
(2)只有磁場方向與原來相反,受力方向與原來相反;
(3)電流方向和磁場方向都與原來相反,則受力方向與原來相同。即“兩反則不變
2.區(qū)別“通電導(dǎo)體受磁場力的方向”、“通電導(dǎo)體受磁場力的大小”的影響因素:
(1)磁場對通電導(dǎo)體力的方向取決于:磁場方向和電流的方向;
(2)磁場對通電導(dǎo)體力的大小取決于:磁場強弱和電流的大小。
3.電動機中換向器的作用:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時,自動改變線圈中的電流方向,
【歸納整理】
第3節(jié)電動機
磁場對通電J一①通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用.
導(dǎo)體的作用[_②力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān).
一①原理:通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動.
一②基本組成:換向器、轉(zhuǎn)子、定子.
電動機卜一③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.
I-④能量轉(zhuǎn)化:把電能轉(zhuǎn)化為機械能.
【課堂練習(xí)】
1.如圖所示的電路申,開關(guān)閉合后,導(dǎo)體,力桿接通電源運動起來,人們根據(jù)此原理制
成的是()
【答案】A
【詳解】開關(guān)閉合后,導(dǎo)體岫桿接通電源運動起來,此時通電導(dǎo)線在磁場中會受到的
力的作用而運動,電動機就是利用這一原理制成的,故A符合題意,BCD不符合題意。故
選Ao
2.如圖所示是揚聲器(喇叭)的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息的時刻
變化的電流時,線圈會在永久磁體的作用下帶動錐形紙盆振動發(fā)聲。下列說法中正確的是
A.揚聲器工作時是將機械能轉(zhuǎn)化為電能
B.揚聲器工作時線圈中不會有電流
C.揚聲器中的永久磁體不會對線圈有作用力
D.揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力運動
【答案】D
【詳解】A.動圈式揚聲器在工作過程中消耗了電能,把電能轉(zhuǎn)化為機械能,故A錯誤;
B.動圈式揚聲器工作時線圈會有地電流,故B錯誤;
C.當(dāng)線圈中有電流通過時,揚聲器中的永久磁體會對線圈有作用力,故C錯誤;
D.揚聲器的工作原理是磁場對電流有力的作用,故D正確。故選D。
3.下圖為直流電動機的兩個不同時刻的工作原理圖,下列分析不?正??確的是()
甲乙
A.導(dǎo)線必中的電流在這兩個時刻方向不同,受到的磁場力方向也不同
B.甲乙兩圖中的線圈再轉(zhuǎn)動90度角,都能到達平衡位置
C.由上往下看,線圈中電流均為順時針方向
D.如果電動機持續(xù)轉(zhuǎn)動,則電動機內(nèi)外流的都是直流電
【答案】D
【詳解】A.由圖可知,導(dǎo)線ab在這兩個時刻電流方向不同,由于導(dǎo)體受力方向與磁
場方向和電流方向有關(guān),所以兩次導(dǎo)線ab的受力方向不同,故A正確,不符合題意;
B.平衡位置是指線圈平面與磁感線垂直的位置,圖中磁感線從左向右,故甲乙兩圖中
的線圈再轉(zhuǎn)動90度角,都能到達平衡位置,故B正確,不符合題意;
C.讀圖由左手定則可知:電源的左側(cè)為正極,從上往下看,線圈中電流都是順時針方
向,故C正確,不符合題意;
D.電動機之所以能轉(zhuǎn)動,是因為換向器每當(dāng)轉(zhuǎn)過平衡位置就會改變線圈中電流的方向,
即電動機線圈外是直流電,線圈內(nèi)是交流電,故D錯誤,符合題意。故選D。
4.如圖所示的線圈"cd位于磁場中,ab和〃的受力方向,(選填“相同”或
“不同”)理由是:,此時線圈(選填“在”或“不在”
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