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第4节 电动机
第二十章　电与磁
人教版九年级全一册
1
通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2
了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。
3
了解扬声器的构造和工作原理。
学习目标
1.通电螺线管周围存在______，磁场方向与______方向有关。
2.磁极间的相互作用是：同名磁极相互______，异名磁极相互______。
磁场
电流
排斥
吸引
温故知新
把一个磁铁靠近正在发光的灯泡的灯丝，看看会发生什么现象？可能是什么原因？
情景引入
1.研究通电导体棒在磁场中的运动
(1)实验电路：
N
S
一、磁场对通电导线的作用
合作探究
(2)实验过程：
①把导体棒ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒ab，观察它的运动。
②保持N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察现象。
③保持导体棒ab中的电流方向与步骤①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁场方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。
④在步骤①中，同时改变导体棒ab中的电流方向和磁场方向，接通电源，观察现象。
N
S
(3)分析论证：
在步骤①中，闭合开关，导体棒ab向左运动。
由步骤②可知：只改变导体棒中的电流方向时，导体棒ab向 运动，与(1)运动方向 。
由步骤③可知：只改变磁场方向，导体棒ab向 运动，与(1)运动方向 。
由步骤④可知：同时改变导体棒中的电流方向和磁场方向，导体棒运动方向 。
右
相反
右
相反
向左
N
S
(4)结论：通电导线在磁场中受到____的作用，力的方向跟______的方向、______的方向都有关系。当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得_____。当电流的方向和磁感线(磁场)的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向_____。
力
电流
磁场
相反
不变
2.研究通电线圈在磁场中的运动
阅读教材第162页，了解实验过程，小组合作进行实验，并观察实验现象，得出结论。
乙
①使线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，发现线圈并没有运动。这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。
②使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。
③使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。
甲
丙
线圈为什么会返回呢？
(1)实验现象：线圈越过平衡位置后，不能继续转动。
(2)现象分析：线圈不能连续转动，是因为线圈越过了 以后，受到的力 它的转动。
平衡位置
阻碍
答案　方法一：如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。
方法二：如果在线圈转动的后半周，设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈就可以持续转下去了。
思考：怎样才能让线圈在磁场中持续地转动呢？
3.换向器
(1)换向器的构造：如图所示，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
(2)换向器的作用：当线圈越过 时，改变线圈中的 ，使线圈可以不停地转动下去。
平衡位置
电流方向
1.如图所示，闭合开关，铜棒向左运动，为使铜棒向右运动，下列操作不可行的是(　　)
A.只对调电源的正、负极
B.只对调磁体的N、S极
C.导线①接A、C接线柱，导线②接B、D
接线柱
D.同时对调电源正、负极和磁体N、S极
D
学以致用
(1)利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入　　　；
(2)若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个　　　 　，改变电流大小后，根据　　　　　　　　　可初步判断受力的大小是否发生改变；
电源
滑动变阻器
导体棒摆动的幅度
2.研究磁场对电流有力的作用。
(3)乙、丙两个图中，　　图的线圈恰好处于平衡位置；
(4)丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了　　　　，该装置能在线圈　　　　(选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
丙
换向器
刚转过
2.扬声器
(1)扬声器是把 转换成 的一种装置。
(2)电动机和扬声器都是利用 的原理来工作的。
二、电动机的基本构造
1.电动机主要由 和 两部分组成，即 和 。直流电动机还装配有 使线圈能够持续转动下去。
线圈
磁体
转子
定子
换向器
电信号
声信号
通电导体在磁场中受到力的作用
定子
换向器
转子
合作探究
永磁体
线圈
锥形纸盆
(3)请在图中标注扬声器各组成部分的名称。
思考：生活中很多地方都用到电动机，请列举五个电动机在生活中应用的实例。
电吹风
电风扇
洗衣机
剃须刀
空调
电动自行车
1.如图所示是扬声器(喇叭)的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是(　　)
A.扬声器工作时是将电能转化为机械能
B.扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
C.扬声器中的永久磁体周围存在磁场
D.扬声器工作时线圈中的电流不变
D
学以致用
2.电动机工作时，将　　能转化为　　　　 能。
电
机械(或动)
1.(2024·南阳期末)“福建舰”是我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰。如图是它的弹射装置，弹射车处于导轨的强磁场中，给弹射车内的导体通入强电流，它会获得强大推力，并推动舰载机快速起飞。弹射车获得推力的原理是　　　　　　　　　　　　　　，在此过程中是将电能转化为　　　　。
通电导体在磁场中受力而运动
机械能
当堂检测
2.电动机主要由哪两部分构成？电动机换向器的构造大体是怎样的？它有什么作用？
答案　电动机由定子和转子组成；
换向器的构造：两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘，两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路；
换向器的作用是每转过平衡位置时都能自动改变线圈中电流方向，使直流电动机向一个方向持续转动下去。
3.电路中常用到单刀双掷开关，这是一种可以分别跟两个接线柱连接的开关。图甲是它的外形图，图乙中的S1和S2是它的符号。图乙用两个单刀双掷开关来控制电动机M，使电动机既能正转，也能反转。如果开关S1与触点a接触、S2与c接触时，电动机是正转的，怎样操作开关才能使电动机反转？
答案　电动机在人的操作下既能正转，也能反转，这表明不同的开关闭合时，通过电动机的电流的方向是不同的，故要利用两个单刀双掷开关来改变电路中的电流的方向。
如果开关S1与触点a接触、S2与c接触时，电动机是正转的，若要使电动机反转，应使开关S1与触点b接触、S2与d接触。
电动机
通电导体在磁场
中受到力的作用
施力物体：磁场
受力物体：通电导体
影响力的方向
的因素
电流方向
电动机
实质：电能转化为机械能
换向器：结构与作用
工作原理
磁场方向
课堂小结
谢谢

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