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20.4 电动机
人教版物理九年级全册第二十章
教学分析
1.了解磁场对通电导线的作用。
2.了解直流电动机的结构和工作原理。
3.知道换向器在直流电动机中的作用。
学习目标
PART-01
生活中处处有电动机
电动机
你知道电动机是利用什么原理工作的吗？
电力机车
洗衣机内部
电动机通电后为什么能够转动呢？
车床
水泵
电风扇
N
S
I
+
磁体周围存在什么？
通电直导体周围存在什么？
磁场
磁场
磁体间通过磁场相互作用
　　通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
知识点 1
磁场对通电导体的作用
实验表明
通电导体在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。
在该现象中，电能转化为机械能。
磁场对通电导体的作用
磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体受力方向也发生了改变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体受力方向发生了改变。
N
I
F
甲
S
I
乙
F
N
S
I
F
丙
N
S
实验现象
I
丁
F
N
S
磁场方向和电流方向都改变时，磁场中导体受力方向则不改变。
实验结论：通电导线在磁场中的受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。其一改变，受力方向改变；都改变，受力方向则不变。
通电导线在磁场中的受力方向
通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。
如何使通电线圈在磁场中持续转动
磁场方向
电流方向
转动方向
通电圈在磁场中转动
实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。
只刮掉半周的目的是什么？
让线圈转起来
通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
现象分析
线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
通电线圈最后静止在平衡位置。
现象分析
设计思路：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，线圈不就可以持续转下去了吗？
将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈将要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续持续转动下去。
如何使线圈持续地转动下去？
通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。
两个铜半环
电刷
换向器
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳、更有力了吗？
实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
换向器
换向器的作用：当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向，从而实现了线圈的持续转动。
电动机利用了通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的。
电动机工作时将电能转化为机械能。
直流电动机的工作过程
例1．(5分)电动机是一种高效、低污染的动力设备，广泛地应用在日常生活和生产实践中。下列家用电器中应用到电动机的是(　　)
A．电热水器　　　　　　B．电饭锅
C．洗衣机 D．电热毯
例2．(5分)在安装直流电动机模型的实验中，要减小电动机的转速，正确的措施是(　　)
A．增大电源电压
B．调换磁铁的两极
C．改变线圈中的电流方向
D．减小线圈中的电流
C
D
例3．(5分)关于换向器，以下说法中错误的是(　　)
A．直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的半圆金属环制成的
B．当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向
C．线圈在磁场内每转动一周，换向器就将线圈中的电流方向改变两次
D．直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外部电路的交流电
D
例1．(4分)关于放在磁场里的通电直导线，下列说法中正确的是(　　)
A．一定受磁场力的作用
B．一定不受磁场力的作用
C．不一定受磁场力的作用
D．以上说法都不正确
例2．(5分)如图所示的实验装置，其中用来研究通电导体在磁场中受到力的作用的是(　　)
C
A
例3．(5分)借助如图所示的实验装置，小明探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是(　　)
D
A．将A、B两端对调
B．将滑动变阻器的滑片P向右移动
C．换用磁性更强的蹄形磁体
D．将蹄形磁体的N极、S极对调
例4．(5分)关于磁场对电流作用的相关知识，下列说法正确的是(　　)
A．通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向无关
B．通电导体在磁场中的受力方向只与磁场方向有关
C．要改变通电导体在磁场中的受力方向，必须改变电流方向或磁场方向
D．以上说法都不对
C
a
b
N
S
1.（2019 镇江）如图是探究“通电导线在磁场中受力”的实验装置。瞬间接通电路，原来静止的导线ab向右运动。要使导线ab向左运动，可行的措施是（　　）
A．将磁体的N、S极对调
B．增大电源电压
C．换用磁性更强的磁体
D．将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向
A
2.（2019 扬州）如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是
（　　）
A．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
B．电动机通电后不转，一定是电路断路
C．电动机工作过程中，消耗的电能全部转
化为机械能
D．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
A
3.（2018 徐州）如图所示的直流电动机模型，把线圈两端导线的漆按图中方法刮去，通电后线圈能否连续转动？________。如果通过线圈的电流变大，线圈的转动速度
将变________。如果改变线圈中的电流方向，
线圈的转动方向将_________。
能
大
改变
4.（包头中考）如图是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中
有电流通过时，线圈会转动，原因是
______________________；若改变线
圈中的电流方向，指针的偏转方向将
_________。
通电线圈在磁场中受力
改变
1.通电导线在磁场中会受到力的作用。受力方向与电流方向和磁感线方向有关。
2.电动机
①原理：通电线圈在磁场中受力转动。（奥斯特）
②结构：定子、转子。
③能的转化：电能转化为机械能。
④换向器（两个半圆铜环）：
作用：及时改变线圈中的电流方向，使线圈受力方向总是相同，线圈能一直转动下去。
⑤优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、无污染
电动机

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