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第十四章 磁现象
14.6 直流电动机
教学目标：
1.物理观念：
（1）知道电动机的工作原理，知道电动机在工作时能量如何转化。
（2）知道电动机在现代生产、生活中的广泛应用。
2.科学思维：
通过换向器的发明，培养学生观察能力和创新能力。
3.科学探究：
通过制作电动机培养学生的动手实践能力，鼓励学生积极开展小发明、小制作活动。
4.科学态度与责任：
通过电动机发展历程和应用，使学生了解科技进步是人类社会进步的巨大推动力，培养学生学习科学、热爱科学、关注科技进步的良好素养。
教学重点：直流电动机的工作原理。
教学难点：解决电动机在工作过程中的转向问题和制作小电动机。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、滑动变阻器、电动机模型、电源、开关、导线、漆包线、金属支架、砂纸。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。给电动机通电，它就会转动，这是为什么？下面来研究电动机的工作原理。
二、新课讲授，师生互动
（一）直流电动机的原理
观察与思考
1.通电线圈在磁场中会怎样运动
取一根直径约0.6mm的漆包线，绕成尺寸约为4cm×2.5cm的矩形线圈，圈数6匝。用漆包线的头和尾扎住线圈对边的中央，然后各伸出2cm作为转动轴。用砂纸除去线圈两个轴上的漆层，使它能够导电。按照如图所示，用金属丝做两个支架，固定在木板上。支架间放入一个永磁体，并且让一个磁极朝上。把矩形线圈的轴放在支架上，让线圈的平面处于竖直方向。用导线把两节干电池接到支架上，闭合开关后，会看到线圈开始转动，但是只能转动90°角。
想一想：线圈为什么会转动 又为什么不会连续地转动下去
2.如图所示的是一个教学用的电动机。先让线圈处于水平位置，然后通电，将看到它能够连续地转动。
想一想：为什么这种装置能够使线圈连续转动 换向器和电刷起了什么作用
如上图所示中的线圈开始通电时，上下两个边的漆包线中电流的方向是相反的。
因此在同一磁场中，一个边受到向前的磁场力，而另一个边受到向后的磁场力，这两个力不在同一直线上，于是就使线圈开始转动。转过90°角时，这两个力变成在一条直线上，这个位置叫作平衡位置。线圈的惯性使它可以冲过平衡位置，但不能持续转动。
在如图所示的电动机中，巧妙地设计了两个半圆形的铜制换向器，它与电刷配合，解决了不能连续转动的问题。
其原理可用图甲乙丙丁来说明。
图甲是开始通电时的状态，换向器F与电刷A接触，换向器E与电刷B接触。线圈的ab边内电流由b向a，受到向上的磁场力，cd边内电流由d向c，受到向下的磁场力，于是线圈开始沿顺时针方向转动。
转过90°就到了图乙的状态，这是平衡位置。
线圈的惯性使它冲过平衡位置，于是换向器就改变了所接触的电刷，E与A接触、F与B接触，如图丙所示。
如图丙所示。这时ab边内电流由a向b，受力方向变成向下，cd边内电流由c向d，受力方向变成向上，于是线圈就继续沿顺时针方向转动90°。
转到图丁所示的平衡位置时，又靠惯性冲过去，就回到了图甲的状态。
总之，依靠换向器与电刷的配合，每转动半周，线圈中的电流方向就改变一次，这样它就能够连续不停地沿同一方向转动下去。
（二）实用的电动机
电动机由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里，能够转动的部分叫做转子，固定不动的部分叫做定子。电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
实际使用的直流电动机由定子和转子两部分组成，如图所示。
实际电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力都能使它朝同一方向转动。
转子的线圈有许多组，并且是嵌在圆柱形铁芯上的，换向器也是由许多对铜片组成的。定子由机壳和电磁铁(或永磁体)组成，转子安装在定子里。两个电刷是用石墨与铜粉压制而成的。
作为动力机械，电动机不仅构造简单、制造方便、体积小、效率高、便于控制，而且种类繁多，能满足不同的需要。——电动机的优点。
直流电动机由直流电源供电。大型的直流电动机常用在电力机车、公交电车、货运电瓶车、轧钢机、起重机和刨床等方面。小型的直流电动机常用在电动玩具、录音机、影碟机等方面。
家用的电扇、洗衣机、电冰箱等电器中使用的都是交流电动机，由220Ⅴ的交流电源供电。农村中带动水泵和农产品加工机械的电动机也是交流电动机，交流电动机的应用更为广泛。
调查一下，你的家中至少有几台电动机 都在哪些地方使用
三、总结反思，超越自我
1. 电动机是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的。
2.电动机由转子和定子两部分组成。
电动机工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
换向器：改变电流方向。
能量转化：电能转化为机械能
电动机优点：构造简单，制造方便、体积小，效率高、便于控制，种类繁多。
四、板书设计，整合提升
1. 电动机是利用磁场对通电导体有力的作用原理工作的。
2.电动机由转子和定子两部分组成。
电动机工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
换向器：改变电流方向。
能量转化：电能转化为机械能
电动机优点：构造简单，制造方便、体积小，效率高、便于控制，种类繁多。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 电动机是利用磁场对通电导体有力的作用工作的
B. 直流电动机利用磁场对通电导体有力的作用和换向器及时改变电流方向使之持续转动
C. 换向器是两个铜整环
D. 磁场方向不变，改变电流方向，直流电动机转向改变
2．下列不是利用电动机工作的用电器的是（ ）
3．下列关于电动机说法不正确的是（ 　）
　A.电动机由定子和转子两部分组成
　B.电动机利用通电线圈在磁场中转动原理工作的
　C.换向器改变电流的方向
　D.电动机将机械能转化为电能
4．下列不是电动机的优点的是（ ）
A.构造简单，制造方便
B.体积小，效率高
C.便于控制，种类繁多
D.笨重，污染大
5．下列用电器与电动机工作原理相同的是（ ）
参考答案1.C；2.D；3.D；4.D；5.C。
六、作业：P162.T1
课外作业P162.T2、T3、T4 。
P162 做一做 电动机
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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