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第 4节　电动机
课程标准
课程标准(2022年版) 本节要点
通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关． 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换.
磁场对通电导线的作用
1.演示实验1：探究磁场对通电导线的作用
实验操作：(1)如图所示，把导体ab放在磁场里，接通电源，让电流通过ab，观察它的运动．
(2)保持磁极的位置不变，把电源的正、负极对调，观察到导体ab的运动方向与步骤(1)中导体ab的运动方向相反．
(3)在步骤(2)的基础上，保持导体ab中的电流方向不变，把蹄形磁体的上、下磁极对调，观察到导体ab的运动方向与步骤(2)中导体ab的运动方向相反．
实验结论：(1)通电导线在磁场中要受到力的作用，其方向与电流方向和磁感线的方向有关．
(2)如果电流的方向或磁感线的方向变得相反，通电导线受力的方向相反；如果同时改变电流方向和磁感线的方向，通电导线的受力方向将不变．
2.如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对 通电导体(或铝棒)有力的作用；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向右运动．
演示实验2：如图所示，把导线绕制而成的多匝线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过线圈，观察它的运动．
分析：(1)接通电源后，线圈的左边受到的力垂直于纸面向外，线圈的右边受到的力的方向与左边的相反(选填“相同”或“相反”)，由于线圈受力不平衡(选填“平衡”或“不平衡”)，线圈会发生转动．
(2)当线圈越过与纸面垂直的位置后，线圈两边受到的力的方向不发生变化，阻碍线圈继续转动，使其向回转，导致线圈在与纸面垂直的位置附近来回摆动，最终停在与纸面垂直的位置．
电动机的基本构造
1．探究线圈在磁场中的转动
实验图 甲 乙 丙
实验现象 如图甲所示，若ab边受向上的力，cd边受向下的力，线圈顺时针(选填“顺时针”或“逆时针”)转动． 线圈转到图乙中的竖直位置时，ab边受向上的力，cd边受向下的力，受力平衡(此处为平衡位置)，但是由于线圈具有惯性，所以可以越过平衡位置． 线圈转到图丙中的位置时，ab边受向上的力，cd边受向下的力，受力不平衡，线圈在这个位置受到的力阻碍(选填“阻碍”或“促进”)它顺时针运动，所以线圈返回平衡位置.
实验结论 接通电源后线圈在磁场中不能持续转动，而是在图乙位置附近摆动几下后停止.
为了使线圈能在磁场中持续转动，有两个办法：
(1)在线圈越过平衡位置后停止通电，让线圈靠惯性转过后半周；
(2)在线圈越过平衡位置后设法改变电流的方向，使线圈在后半周能受到与之前方向相反的力，使线圈平稳有力地转动下去，能实现这一目的的装置是换向器．
2．换向器和电刷(如图所示)
(1)电刷的作用：与换向器接触，使电源和线圈组成闭合回路．
(2)换向器的作用：线圈转过平衡位置后及时改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去．
3．电动机(如图所示)
(1)电动机的基本构造：转子、定子．
(2)电动机的工作原理：通电线圈在磁场中受力转动．
(3)线圈中的电流方向靠换向器的作用而发生改变，从而改变线圈的受力方向，使线圈持续转动下去．
(4)电动机的能量转化：电能主要转化为机械能．
(5)生活中的电动机：电扇、洗衣机、电动车马达、水泵、电梯等．
电动机
4.如图所示为直流电动机的工作原理．以下相关分析中正确的是(　C　)
A．将电源和磁铁的两极同时对调，线圈会反方向转动
B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C．电动机工作过程中，线圈在平衡位置时电流为零
D．电动机工作过程中，线圈中的电流方向保持不变
小结
　　电动机是利用通电导线在磁场中受力运动的原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关；工作时，消耗电能主要产生机械能；使线圈持续转动的原因是存在换向器；在平衡位置时，电刷与换向器分离，电路断路．
5.同学们在制作电动机模型时，把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形线圈，然后，用小刀刮去两端引线的漆皮．用硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板上．两个支架分别与电池的两极相连．把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁体，如图所示．给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去．
(1)用小刀刮去线圈引线的漆皮，刮线的要求是B．
A．两端全刮掉
B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中电能转化为机械能．
(3)小华组装好实验装置，接通电源后，发现线圈不能转动．写出一个可能造成该现象的原因：线圈刚好处于平衡位置(或电流太小).
6.小明对电流表指针偏转的原因产生了兴趣，他在实验室找到一只可拆卸的电流表，进行了如下探究．
(1)打开外壳，观察电流表的内部结构，示意图如图所示．按照操作规范将电流表串联接入电路，通电后线圈转动，带动指针偏转；撤去磁体再次通电，指针不动．这说明电流表指针偏转的原因是通电线圈在磁场中受力转动，这与电动机的工作原理相同．
(2)若让电流从电流表的“－”接线柱流入，“＋”接线柱流出，指针偏转方向会与(1)中的偏转方向相反，因此使用电流表时不能把接线柱接反．
扬声器(如图所示)
阅读教材P136的“科学世界——扬声器是怎样发声的”，并观察扬声器的结构，总结归纳扬声器的有关知识：
(1)作用：扬声器是把电信号转换成声音信号的一种装置．
(2)构造：由永久磁体、线圈、锥形纸盆构成．
(3)工作原理：通电线圈在磁场中受力运动．
(4)工作过程：当线圈中通有电流时，线圈受到永久磁体的作用向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时，线圈受到永久磁体的作用向右运动．由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动锥形纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音．
7.收音机、电视机、音响里都有扬声器，如图所示，在工作过程中(　B　)
A．通入线圈的是直流电流
B．磁场对通电线圈有力的作用
C．线圈中的电流方向改变时，振动的方向不变
D．机械能转化为电能

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