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电动机
第二十章 电与磁 第4节
生活、生产中、科学技术中有很多都离不开电动机。
想一想：
提问：为什么给电动机通电,它就能转动呢
我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。
条形磁体对小磁针有力的作用
奥斯特实验中，电流的磁场对小磁针有力的作用。
磁场对通电导线的作用
磁场
如果把一根通电导线放入磁场中时，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
猜想：磁体的磁场对通电导线是否有力的作用？
通电导线
想一想：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？这是为什么呢？
通电导线在磁场中受到力的作用
① 实验器材
蹄形磁体、电源、直导体ab、金属导轨、开关、导线等.
实验探究：通电导线在磁场中受到力的作用
把直导体ab放在轨道上，置于蹄形磁体的磁场 ，直导体ab与开关串联接入电源上。
中央
③探究通电导线在磁场中是否受力
操作：闭合开关，观察 。
直导体是否运动
闭合开关，发现通电导体运动
通电导线在磁场中受到力的作用
实验结论：
实验现象：
思考：通电导线在磁场中是否受力方向和什么因素有关呢？
猜想：
（1）导体中的电流方向
（2）磁场的方向
控制变量法
实验方法：
④探究通电导线在磁场中的受力方向跟电流的方向之间的关系
实验结论：通电导线在磁场中的受力方向跟电流的方向 关。
有
磁场的方向
导体中的电流方向
操作：控制 不变，改变 。
想一想：如何改变电流方向？
电源正负极对调
⑤探究通电导线在磁场中的受力方向跟磁感线方向之间的关系
实验结论：通电导线在磁场中的受力方向跟磁感线的方向 关。
有
操作：控制 不变，改变 的方向。
通电导体中的电流方向
磁感线
想一想：如何改变磁感线方向？
磁极对调
思考：若同时改变电流方向和磁场方向，通电导体在磁场中的受力方向会改变吗？
练习1　实验装置如图所示，闭合开关S，原本静止的轻质硬直导线ab水平向右运动。要使导线ab水平向左运动，下列措施中可行的是（　　）
A．将a、b两端对调
B．将滑动变阻器的滑片向右移动
C．换用磁性更强的蹄形磁体
D．将蹄形磁体的N、S极对调
D
S
想一想：实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。实验如何改进？
思考：如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？
想一想：为什么通电线圈不能在磁场中持续转动？如何解决这一难题？
①在如图所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下， 方向相反，发生顺时针转动。
②当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
想一想：为什么通电线圈不能在磁场中持续转动？
③线圈靠惯性越过平衡位置后， ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下， 方向相反，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
④ 通电线圈最后静止
在平衡位置。
通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因
思考：如何使线圈持续地转动下去？
（1）将阻碍线圈转动的力变成促使线圈转动的力
（2）让阻碍线圈转动的力消失
①电流反向
②磁场反向
停止对线圈供电
3
演示实验：让线圈转起来
① 实验器材
把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？
想一想：
保证给线圈适时供电或停电，线圈每转一周，只有半周获得动力。
在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。
　　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，不就可以使线圈转的更加平稳了吗？
磁场对通电导线的作用
电动机的工作原理
电动机由两部分组成：
1
电动机的组成
直流电动机的组成
　　能够转动的线圈，也叫
转子；固定不动的磁体，也叫定子；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
定子（磁铁）
转子（线圈）
换向器
电刷
两个铜半环E、F
电刷A、B
换向器
换向器主要构造：两个电刷A、B，两个铜半环E、F。
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。
电动机的基本构造
换向器的工作过程
当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向。
换向器使靠近磁体S极一边线圈中的电流方向永远向里，从而使该边线圈的受力方向始终向上，而另一边的受力方向始终向下，从而使线圈持续转动。（线圈靠近S极一边受力的方向始终竖直向上）


通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。
线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置。
2
1

线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，受力方向改变，仍然顺时针转动。
3
线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动。
直流电动机的工作原理
3
4
实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对 上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
直流电动机的结构
实际的电动机：
5
换向器
转子
换向片
家用电器中的电动机：
6
直流电动机
电动机工作时将 能转化为 能。
电
机械
①换向器的作用：
当线圈每转到 时，自动改变线圈中 方向（每半周改变一次），从而实现了线圈的持续转动。
②电动机的工作原理： 。
总结
4
电动机的优点：
直流电动机
平衡位置
电流
通电线圈在磁场中受力转动
构造简单、控制方便、体积小、效率高，而且对环境污染很小。
想一想：
扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器，扬声器是怎么发声的呢？
科 学 世 界
①作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。
②结构：线圈、永久性磁体、锥形纸盆。
③原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回振动，带动纸盆也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。
扬声器是怎么发声的
1．下列说法正确的是（　　）
A．电动机是把机械能转化为电能的机器
B．电动机是把电能转化为机械能的机器
C．直流电动机是利用线圈的转动而产生电流的
D．改变线圈中的电流方向，可以改变电动机线圈转动的快慢
B
2．如图所示，扬声器是把电信号转化为声信号的装置，工作时线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流。下列说法中正确的是（　　）
A．扬声器工作过程利用的是电磁感应原理
B．扬声器是利用磁场对通电导体有力的作用原理
C．扬声器工作时将机械能转化为内能
D．改变线圈中电流的方向，线圈运动方向不变
B
3．在安装直流电动机模型时，通过改变下列哪个因素，可以改变直流电动机转动的方向（　　）
A．电流的大小
B．电流的方向
C．磁体磁性的强弱
D．电源电压的大小
B
①通电导体在磁场中受到力的作用
电动机
电动机
④能量转化：把电能转化为机械能
②基本组成：换向器、转子、电子
磁场对通电
导体的作用
①原理：通电线圈在磁场中受力而转动
②影响作用力的方向
③换向器作用：线圈转到平衡位置时，自动
改变线圈中电流方向
电流的方向
磁场的方向

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