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17.1 关于电动机转动的猜想
第十七章 电动机与发电机
逐点
导讲练
课堂小结
作业提升
课时讲解
1
课时流程
2
了解电动机的结构
电动机转动原因的猜想
从身边的问题出发
根据生活经验，我们知道下面这些物体在工作时有一个共同特点：通电后转动。
为什么它们通电后都能转动，是不是在这些物体的内部有一个相同的部件呢？是的，在它们内部有一个电动机。电动机通电后会转动，它内部一定有能转动的结构，下面让我们揭开电动机神秘的面纱。
学会思考
根据物体在工作时的相同特点——转动，归纳推测这些物体的内部有一个相同的结构——电动机。接下来，根据结构决定功能，进一步思考：电动机内部一定有能转动的结构。
知识点
了解电动机的结构
知1－讲
1
活动一：让电动机转起来
如图(a)所示，用导线把电动机模型与电源、开关连接起来。闭合开关，观察电动机是否转动。并思考：
知1－讲
(1)在实验中连接好电路，开关闭合后，电动机是否转动？
(2)如果电动机不转，不转的原因是什么？
(3)和邻组同学交流一下，电动机的转动方向是否一样？如果不一样，是什么原因？
(4)电动机为什么会转动？
知1－讲
注意：电动机转动方向与电流方向和磁场方向有关，若改变电流方向或磁场方向，则电动机的转动方向会发生改变。
若电流方向和磁场方向同时改变，则电动机的转动方向不会改变。
知1－讲
活动二：探究电动机的内部结构
学生活动：拆开电动机模型，观察电动机的内部结构。
结论：电动机的主要部件是磁体和线圈。
转子：在电动机模型中线圈能够转动，
所以线圈是转子。
定子：在电动机模型中磁体不动，
所以磁体是定子。
知1－讲
技巧点拨
直流电动机的模型组装：
(1)直流电动机模型的安装顺序是从内到外，从下到上。具体的安装顺序：支架→线圈转子→电刷→定子( 磁体)。
(2)安装时电刷与换向器之间的松紧、线圈转子与定子之间的间隙要适中。
(3)安装完毕后用手拨动一下转子，观察运转是否处于良好状态，否则应加以调试。
知1－讲
知识拓展
电动机的分类按照工作电源种类划分，可分为直流电动机和交流电动机。一些功率大的家用电器一般都使用交流电动机，如电扇、洗衣机等；而一些功率小的电器一般都使用直流电动机，如电动玩具、录音机等。电动机的基本构造都是“转子”和“定子”。
知1－讲
例 1
在“连接电动机模型”实验中，小明同学按照如下顺序进行：
(1)组装直流电动机模型：如图所示，安装直流电动机时应先把线圈固定在_____上；再将支架固定在 _____上，并将 ______安装在支架上；用螺钉把铜片固定在_____上，同时使铜片与转轴上的铜制半圆环接触，这样换向器也就制成了；然后在固定铜片的两个螺钉上引出
两个引线，把两弧形铁片的一端用螺钉固定
在_____上，用_____夹住另一端。
转轴
底座
转轴
底座
底座
磁铁
知1－讲
思路导引：安装直流电动机时应先把线圈固定在转轴上；再将支架固定在底座上，并将转轴安装在支架上；用螺钉把铜片固定在底座上，同时使铜片与转轴上的铜制半圆环接触，这样换向器也就制成了；然后在固定铜片的两个螺钉上引出两个引线，把两弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，用磁铁夹住另一端。
知1－讲
(2)有一个电动机模型经过检查，一切都按要求安装完
毕后，排除接触不良、短路、磁铁没有磁性、电源没有电压等各种原因后，接通电源仍不能转动。小佳同学用手去旋转线圈，刚一旋转，电动机就立即持续转动起来。则原来电动机不转动的原因可能是( )
A. 电动机转轴生锈而被卡住了
B. 转轴没润滑油转不动
C. 线圈所处的位置对它的转动有影响
D. 线圈转动要靠外力
C
知1－讲
思路导引：线圈不动，但用手转动后，线圈立刻转动起来，可能是线圈所处的位置对它的转动有影响。
知1－讲
(3)在安装直流电动机模型的实验中，一名同学安装了一个如图所示的直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈沿顺时针转动，则能使线圈沿逆时针转动的做法是( )
A. 减少一节电池
B. 把电源和磁铁的两极同时对调
C. 增加一节电池
D. 把电源两极对调
D
知1－讲
思路导引：线圈转动的方向与两个因素有关：磁场方向和电流方向。若要改变线圈转动方向，只能改变磁场方向或电流方向。
知1－讲
①一变就变，二变不变
“一变就变，二变不变”用来判断磁场方向、电流方向和电动机转向的关系，即只要磁场的方向和电流的方向有一个发生改变，电动机的转向就发生改变，磁场的方向和电流的方向都发生改变，电动机的转向不发生改变。
知1－讲
温馨提示
亲自动手组装直流电动机模型，是理解电动机模型构造和组装过程的最好方法。
知1－讲
②一增则增，全增更增
“一增则增，全增更增” 用来判断电动机的转速与磁场的强弱和电流的大小关系，即电流增大或磁场增强都会引起电动机的转速加快，如果磁场增强，同时电流也增大，电动机转速就会增加更多。
知1－练
1. 在安装直流电动机模型的实验中，为了使实验能顺利进行，安装时应尽量减小轴与轴架之间的______，按电路图连接好电路，合上开关，假定电动机按顺时针转动，若要使电动机逆时针转动，可采取的方法有__________
_____或______________ 。若要提高电动机的转速，可采用____________________________的方法。
摩擦
改变磁场
方向
改变电流方向
增强磁场或增大线圈中的电流
知2－讲
知识点
认识磁场
2
1. 现象和猜想
现象 猜想
现象1: 线圈中没有电流通过时，线圈不转动；线圈中有电流通过时，线圈就会转动 猜想1：电动机的转动可能跟电流有关
知2－讲
现象2：取下电动机模型中的磁铁，给线圈通电，线圈不转动；重新装上电动机模型中的磁铁，给线圈通电，线圈能够转动 猜想2：电动机的转动可能跟磁场有关
现象3：给电动机模型的线圈通电，线圈由静止变为
运动 猜想3：根据力与运动的关系，可以猜测：由于磁场对通电线圈产生力的作用，电动机才会转动起来
知2－讲
思维引导
逆向思维法猜测电动机转动的原因：
奥斯特实验的发现——电流周围存在着磁场，并通过磁场对磁体发生作用，即电流对
磁体有力的作用，再让我们逆向
思维，磁体对电流有无力的作
用呢？
知2－讲
2. 电动机结构的简化
思想方法
简化法：
定义：为了研究问题简便，忽略掉对事物发展与变化影响不大的因素，抽取出对事物发展与变化影响较大的因素的方法。
本节体现：通电导线在磁体中是否受力与通电导线的形状、磁体的形状无关，为了研究问题简便，我们取一根导线代替线圈、用U形磁体代替复杂磁体。
知2－讲
(1)电动机转子简化过程示意图
知2－讲
(2)电动机定子简化过程示意图
知2－讲
3. 简化目的：将电动机结构简化为一根通电导线和一个蹄形磁体，这样就可以用线圈或单根直导线与蹄形磁体进行实验研究了。
知2－讲
例2
为了探究通电线圈受力转动的具体情况， 需要对电动
机的部件进行合理的简化， 简化的情况是： 电动机转子上的线圈组→_________________ → ____________________→ 一个线圈中的一段直导线；对镶嵌在定子槽内比较复杂的通电线圈(电磁铁)，则可以简化为__________。将相关部件简化后， 我们就可以用_________________和________来研究电动机转动的原因了。
转子上的一组线圈
一组线圈中的一个线圈
蹄形磁铁
线圈或单根直导线
蹄形磁铁
知2－讲
思路导引：“简化”就是把某部分在保持其主要影响因素的前提下忽略次要因素的方法。所以我们可以把实际电动机中的线圈组最终简化为一段通电直导线；而根据电动机中的电磁铁的形状把电磁铁简化为蹄形磁铁。
知2－讲
③电动机主要部件的简化过程
线圈的主要作用是作为可通电的导线。
电动机的磁体或电磁铁的主要作用是给通电导线提供磁场。
关于电动机转动的猜想
1. 电动机的两个主要部件：
磁体（定子）和线圈（转子）
2. 电动机的转动猜想：
电动机转动可能与磁场和电流有关。磁场可能会
对通电线圈产生力的作用而使线圈转动。
关于电动机转动的猜想
1. 在科学探究的过程中，对复杂事物进行简化，是一种
常用的思路和研究方法。为了探究通电线圈受力转动
的具体情况，可以对电动机的主要部件进行合理简化。
2. 影响直流电动机转动方向和快慢的因素：电流和磁场。
3. 电动机不转动的原因：(1)电动机转轴因生锈等原因导
致摩擦太大而被卡住；(2)电路断路；(3)电压过低；(4)
线圈初始位置受力平衡，即线圈处于平衡位置。

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