蘇科版（2024）九年級上冊物理

第十六章

電和磁第三課

磁場對電流的作用

電動機

第

1

課外殼磁體轉(zhuǎn)軸線圈小電動機中有磁體和線圈，電動機在

時才會轉(zhuǎn)動，這說明什么?猜想：這可能說明通電的導(dǎo)線在磁場中會受到力的作用。通電活動16.5觀察電動玩具中的電動機

試一試，怎樣使電動機轉(zhuǎn)動起來?活動16.6觀察磁場對通電直導(dǎo)線的作用

做一做1.給直導(dǎo)線(鋁棒)通電，觀察它的運動情況。【實驗現(xiàn)象】通電后，直導(dǎo)線由靜止變?yōu)檫\動【實驗結(jié)論】1.磁場對通電導(dǎo)體有力的作用。力的方向和哪些因素有關(guān)呢？2.磁場對電流的作用力的方向與電流方向和磁場方向有關(guān)2.改變直導(dǎo)線中的電流方向，觀察直導(dǎo)線的運動情況。電流方向磁場方向3.將磁極對調(diào)，改變磁場的方向，觀察直導(dǎo)線的運動情況。2.只改變電流方向，導(dǎo)體的受力方向

；改變3.只改變磁場方向，導(dǎo)體的受力方向

；改變法國物理學(xué)家安培通過大量實驗電流在磁場中一定會受到力的作用嗎？磁場對通電直導(dǎo)線的作用當(dāng)電流方向和磁場方向平行時，通電導(dǎo)線不受力的作用【注意事項】導(dǎo)線用鋁棒好處：①

不能被磁化，避免受到蹄形磁體的作用力而影響現(xiàn)象的觀察；②密度小，相同體積時質(zhì)量小，受力后運動狀態(tài)容易發(fā)生改變，實驗現(xiàn)象較明顯；電阻率較小，電阻值較小，電流較大，實驗現(xiàn)象較明顯。本質(zhì)：將電能轉(zhuǎn)化為

。機械能活動16.7觀察磁場對通電線圈的作用

做一做

用漆包線繞成線圈，將線圈兩端的漆全部刮去后放入磁場，如圖16-30所示。閉合開關(guān)，線圈將會怎樣運動?通電線圈開始轉(zhuǎn)動，隨后靜止?！緦嶒灛F(xiàn)象】想一想磁場中的通電線圈為什么不會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。為什么要把導(dǎo)線做成線圈？增加磁場中導(dǎo)線受力長度，增大受力分析通電線圈為什么不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(a)通電線圈在磁場力F?、F?的作用下開始順時針旋轉(zhuǎn)。ABDC通電線圈四個邊在磁場中都受力嗎？AB、CD的受力分別有什么關(guān)系？AD、BC不受力；AB、CD受力大小相等、方向相反(b)當(dāng)通電線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，它受到的磁場力F?、F?相互平衡。這時由于慣性，線圈還會繼續(xù)轉(zhuǎn)動。1.此位置受力有什么特點？2.會停止轉(zhuǎn)動嗎？為什么？合力為0不會慣性當(dāng)線圈平面和磁感線垂直時,線圈四邊受到兩對平衡力作用，這個位置叫平衡位置(c)通電線圈越過平衡位置后，磁場力會使它逆時針旋轉(zhuǎn)【分析】：線圈越過平衡位置后，受力方向未改變，但轉(zhuǎn)動效果改變。(d)最終，通電線圈靜止在平衡位置怎樣才能使通電線圈在磁場中持續(xù)轉(zhuǎn)動?在線圈處于平衡位置后，改變電路中的電流方向，則受力方向改變，轉(zhuǎn)動效果改變，所以線圈將會持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。

由上述分析可知，當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，如果立即改變其中的電流方向，那么通電線圈就能在磁場力的作用下繼續(xù)轉(zhuǎn)動。未改變電流方向改變了電流方向如何切換電流方向呢？換向器換向器電刷組成：兩個銅制半圓環(huán)。彼此絕緣的兩個半圓環(huán)

作用：

當(dāng)通電線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，能自動改變線圈中的電流方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去。一對與電源連接的電刷(b)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時，無電流通過，它依靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動直流電動機的原理

這種電動機用直流電源供電，叫做直流電動機。（1）原理：通電導(dǎo)體在磁場中受力而運動（磁場對電流的作用）。（2）能量轉(zhuǎn)化：

轉(zhuǎn)化為

。電能機械能（3）結(jié)構(gòu)組成：

。線圈、換向器、磁體、電刷（4）應(yīng)用：電風(fēng)扇活動16.8安裝直流電動機模型線圈匝數(shù)決定磁場中導(dǎo)線長度1.改變通過線圈的電流方向，線圈的轉(zhuǎn)動方向是否改變?變一個，轉(zhuǎn)向變同時變兩個，轉(zhuǎn)向不變2.將蹄形磁體的兩個磁極對調(diào)，改變線圈所在處的磁場方向，線圈的轉(zhuǎn)動方向是否改變?電流方向磁場方向

如圖16-34所示，電動自行車、電動汽車和高速列車等，都是利用電力驅(qū)動的交通工具，即它們都是由電動機提供動力的。生活?物理?社會

用電力驅(qū)動的交通工具

與傳統(tǒng)的依靠燃燒煤、汽油等化石燃料提供動力的交通工具相比，用電力驅(qū)動的交通工具，無有害氣體排放、散熱少、噪聲小、能源利用效率高。它們的普及有力推動了現(xiàn)代化綠色交通的變革性發(fā)展。此外，用電力驅(qū)動的交通工具還有啟動快、制動靈敏等特點。

電動汽車電源的容量是決定汽車?yán)m(xù)航能力的關(guān)鍵因素之一。目前，我國電動汽車的蓄電池性能和產(chǎn)能水平均居世界前列，有力地支持了我國乃至世界電動汽車業(yè)的發(fā)展。

高速列車在軌道上運行，可以通過固定電網(wǎng)供電。高速列車幾乎每節(jié)車廂都裝有電動機，既能提高運行速度，又能解決因某一電動機發(fā)生故障而影響整體運行的問題。

近年來，磁懸浮列車的研制異軍突起。它是利用磁極間相互作用的原理設(shè)計的。強大的電流通過電磁鐵產(chǎn)生強大磁場，使列車懸浮在軌道上，從而減小阻力，讓列車在電磁力作用下高速運行。據(jù)報道，2023年3月，我國自主研制的首套高溫超導(dǎo)電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)(圖16-35)在長春完成首次懸浮運行，標(biāo)志著我國在高溫超導(dǎo)電動懸浮領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要技術(shù)突破。揚聲器：如圖所示，當(dāng)線圈中通有電流時，線圈受到磁場的作用而運動；當(dāng)線圈中的電流反向時，線圈向相反的方向運動。線圈不斷地帶動紙盆來回振動，揚聲器就發(fā)出了聲音。電動機應(yīng)用方法：①線圈接頭處，一端絕緣漆全刮掉，另一端絕緣漆刮半圈。②把線頭兩端的漆各刮去半邊，且在同側(cè)。簡單直流電動機模型方法二效果：達到平衡位置，電路斷開，線圈不受力，線圈由于慣性繼續(xù)運動，直至再次