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(共47张PPT)
第十六章
江苏科学技术出版社
九年级下册
探索电与磁的联系
电磁转换
琳琅满目的电动玩具散发着诱人的魅力。
逗人的小鸭扑棱着翅膀；
调皮的小狗摇动着尾巴;
可爱的熊猫晃动着脑袋;
还有那奔驰的小汽车……
你知道这些电动玩具为什么会动吗
从玩具世界到生活空间，处处都离不开电；
那么，电是从哪里来的呢
直流电动
机的原理
磁场对电
流的作用
三、磁场对电流的作用 电动机
1
导入新课
①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？
想一想，这是为什么呢？
洗衣机
生活、生产中、科学技术中都离不开电动机，为什么电动机通电后，它就能够转动呢？
电风扇
电梯
今天我们一起学习电动机的知识。
第3节 磁场对电流的作用 电动机
2
学习新课
电动玩具通常是由小电动机（motor）驱动的.
16.6 观察玩具中的小电动机
活 动
电动玩具
试一试，怎样使小电动机转动起来
看一看，小电动机是由哪些部件组成的
想一想，小电动机为什么会转动
一、磁场对电流的作用
小电动机的一些部件：外壳、磁体、线圈、轴等。
16.6 观察玩具中的小电动机
活 动
一、磁场对电流的作用
说明通电的导线在磁场中会受到力的作用。
电动机通电后为什么能够转动呢？
想一想
外壳 磁体 线圈与轴
下面先研究一根通电直导线放在磁场中，观察它的运动。
1. 按照图组装实验器材。
2. 给直导线（铝棒）通电，观察它的运动情况。
16.7 观察磁场对通电直导线的作用
活 动
一、磁场对电流的作用
3. 改变直导线中的电流方向，观察直导线的运动情况。
4. 将磁极对调，改变磁场的方向，再次观察运动情况。
设计实验
1. 给直导线（铝棒）通电，观察它的运动情况。
16.7 观察磁场对通电直导线的作用
活 动
现象：闭合开关，直导线由静止开始向左运动。
为什么通电直导线会由静止变成运动？
因为通电直导线受到了蹄形磁体的磁场对它的作用。
结论①：磁场对通电导线有力的作用。
一、磁场对电流的作用
想一想
力是有方向的，通电导体在磁场中受力的方向可能与哪些因素有关？
提出问题
可能与磁场方向和电流方向有关。
猜 想
控制变量法：
①磁场方向不变，改变电流方向；
②电流方向不变，改变磁场方向.
实验方法
一、磁场对电流的作用
2. 改变直导线中的电流方向，观察直导线的运动情况。
16.7 观察磁场对通电直导线的作用
活 动
把电源的正负极对调后接入电路，并观察导线的运动方向.
实验现象：改变导线中的电流方向，通电导线的运动方向也随之改变。
一、磁场对电流的作用
结论②：通电导线在磁场中受力的方向与电流方向有关。
3. 将磁极对调，改变磁场的方向，再次观察运动情况。
16.7 观察磁场对通电直导线的作用
活 动
保持导线中的电流方向不变，把蹄形磁体上、下磁极对调一下，使磁场方向和原来相反。观察直导线的运动方向。
一、磁场对电流的作用
实验现象：改变磁场方向，通电导线的运动方向也随之改变。
结论③：通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关。
磁场对通电导体有力的作用，力的方向与
电流方向和磁场方向有关。
实验结论：
一、磁场对电流的作用
①如图所示，
导线向左运动
S
N
电流I
F
②改变电流方向，
导线向右运动
S
N
电流I
F
③改变磁场方向，
导线向右运动
N
S
电流I
F
二、直流电动机的原理
用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如图所示。闭合开关，线圈将怎样运动？
你观察到什么现象？
16.8 观察磁场对通电线圈的作用
活 动
观察与思考
通电线圈在磁场中会发生转动，但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动.
线圈平面与磁感线垂直时，这个位置叫平衡位置.
想一想：磁场中的通电线圈为什么会这样运动？
①在图所示位置时，通电线圈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当通电线圈转到平衡位置时，ab边与cd边受到的磁场力相互平衡。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
通电矩形线圈在磁场中不能持续转动的原因
分 析
二、直流电动机的原理
③线圈靠惯性越过平衡位置后， ab边受力方向向上，cd边受力方向向下，磁场力会使线圈逆时针旋转。
④ 通电线圈最后静止在平衡位置。
二、直流电动机的原理
通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。怎样才能使通电线圈持续地转动下去？
问 题
由上述分析可知，当线圈刚转过平衡位置时，如果立即改变其中的电流方向，那么通电线圈就能在磁场力的作用下继续转动。
实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
二、直流电动机的原理
换向器E、F
在通电线圈的两端各连有一个半圆铜环E、F，称为换向器，它们随线圈一起转动。A、B是电刷，分别与一个半圆铜环接触，使电源和线圈组成闭合回路。当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向。
二、直流电动机的原理
1. 换向器
2. 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。
二、直流电动机的原理


通电线圈ab、cd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，无电流通过，依靠惯性转过平衡位置。
2
1

线圈越过平衡位置后，电流方向发生改变，线圈在磁场力的作用下继续顺时针转动。
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。
3. 直流电动机（玩具中的电动机）的工作过程
4
二、直流电动机的原理
①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（每半周改变一次），从而实现了线圈的持续转动。
②利用了通电线圈在磁场中受力转动的原理来工作的。
③电动机工作时将电能转化为机械能。
4. 总结——直流电动机
电动机的优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，而且对环境污染很小。
二、直流电动机的原理
实际的电动机有多个线圈，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的方向都能使它朝同一方向转动。
5. 实际的电动机
换向器
转子
直流电动机的结构
二、直流电动机的原理
6. 家用电器中的电动机
有一部分家用电器都要用到电动机。
二、直流电动机的原理
磁悬浮列车
生活 物理 社会
2002年12月31日，我国第一条高速磁悬浮铁路商业运行线在上海试运行成功。磁悬浮列车是一种快速、舒适、经济、无污染、低能耗的现代化交通工具。
磁悬浮列车就是利用磁极间相互作用的原理设计的。通过以强大电流的电磁铁产生巨大的磁场力使列车浮起，由于列车和轨道之间没有直接接触，大大减小了运行阻力，速度可达500Km/h。
【例题1】用如图所示的装置“探究通电导线在磁场中的受力情况”。接通电源，发现导体ab向左运动；把电源正、负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力 ( )
A．方向与电流方向有关
B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关
D．大小与磁场强弱有关
A
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向两个因素有关。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变。改变电流大小，只能改变受力大小，不能改变受力方向。
所以A正确。
典型例题
【例题2】研究磁场对电流有力的作用。
典型例题
①利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入______，根据该原理可制成______；
①因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“a”、“b”之间接入电源，根据此原理制成了电动机。
电源
电动机
【例题2】研究磁场对电流有力的作用。
典型例题
②乙、丙两个图中，______图的线圈恰好处于平衡位置；
②当通电线圈所在平面与磁感线垂直时，线圈处于平衡状态，此时线圈受力平衡，所以图丙的线圈恰好处于平衡位置，另一个图中线圈左右两边所受力不满足二力平衡条件中的不在同一直线上。
丙
【例题2】研究磁场对电流有力的作用。
典型例题
③丁图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了______，该装置能在线圈______ （选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
③丁图中加装了换向器，所以线圈可以持续转动，它能在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
换向器
刚转过
3
课堂总结
磁场对通电
导体的作用
电动机
电动机
课堂总结
①通电导体在磁场中受到力的作用
②影响作用力的方向
电流的方向
磁场的方向
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
①原理：通电线圈在磁场中受力而转动
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
4
WHAT WHY WOW
1. 列出你家中带有电动机的家用电器和电动工具的清单，并从铭牌上了解它们的技术参数.
四、课外实践与练习——WWW
可以将列出的家用电器按所用的是直流电动机还是交流电动机进行分类，也可以按用途不同进行分类。
技术参数主要了解额定电压、额定功率、转速等.
四、课外实践与练习——WWW
(b)中通电导线的受力方向向左，因为磁场方向不变，只是改变了电流方向。。
2. 通电导线中电流的方向向右时，它在磁场中的受力情况如图（a）所示。若导线中电流的方向变成向左，请在图（b）中画出通电导线的受力方向。
3. 如图所示，一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线。试设计两种不同的实验方法，在不损坏导线的情况下，判断导线中是否有电流，并完成下表。
四、课外实践与练习——WWW
方法 所用的器材 主要实验步骤及判断导线中
是否有电流的方法
①
②
解析见下页
四、课外实践与练习——WWW
方法 所用的器材 主要实验步骤及判断导线中
是否有电流的方法
①
②
大铁钉、
一些大头针
①把细长导线紧密排绕在大铁钉上制成一个电磁铁；②把电磁铁一端靠近大头针，如果吸引大头针，导线中有电流，如果不吸引大头针，导线中没电流。
小磁针
(带支架)
①把小磁针支起来，使小磁针能够在水平面内自由转动。②小磁针静止时，将细长导线拉直并且平行小磁针使之处在小磁针的上方。若小磁针发生偏转，导线中有电流；如果小磁针不发生偏转，导线中没有电流。
4. 如图所示是最简单的直流电动机模型，怎样才能使它连续转动 试一试，按图示的方法把线圈两端导线上的漆刮去，通电后线圈将怎样运动
四、课外实践与练习——WWW
解析见下页
四、课外实践与练习——WWW
选取直为0.25~0.35mm的漆包线，在横截面为长方形的物体上密绕10~40匝，制成面积为20mmx30mm的线圈，然后按照教材图16-33对线圈的两根引线分别进行刮漆处理，并将线圈架在支架上。注意:当线圈静止时，被刮掉半周漆的那部分导线应与支架接触，这样当给线圈通电时，线圈就可以转动起来了。通电后，如果线圈不转动，可以用手轻轻推一下。
对自己制作的电动机进行评价。其实，按以上方法制作的电动机只利用了一半的电力（想一想，为什么 ）：当线圈转到没有被刮掉漆的那半周时，线圈中没有电流，线圈是在惯性的作用下继续转动的。当转动到被刮掉漆的那半周时，线圈又通上电。这样周而复始，电动机就连续转动起来了。
5
课堂练习
1. 下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的（ ）
A. 电熨斗 B. 电动机
C. 电磁铁 D. 发电机
B
五、课堂练习
如图所示的实验是研究通电导体在磁场中受力运动的情景，是电动机原理。根据该原理制成的设备有电动机；电熨斗是电流的热效应；电磁铁是电流的磁效应；发电机是电磁感应原理。
所以选B.
2. 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
通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向和电流方向两个因素有关。如果只改变一个因素，则导体受力方向改变，如果同时改变两个因素，则导体受力方向不变。改变电流大小，只能改变受力大小，不能改变受力方向。
所以选A。
五、课堂练习
3. 如图为直流电动机的工作原理图，分析正确的是（ ）
A
电动机通电不转，除了断路故障外，还可能是磁体磁性较弱或者摩擦太大等，B选项错误；电动机工作时，电流通过线圈（有电阻）时会产生热量，消耗一部分电能，消耗的电能主要转化为机械能，C选项错误；线圈连续转动是靠换向器及时改变电流方向来实现的，D选项错误。改变磁场方向可以改变线圈转动的方向。
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正确。
五、课堂练习
4. 如图所示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
通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大。因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。
五、课堂练习
5. 如图甲中的线圈abcd位于磁场中：
①通电后，cd段导线的电流方向_________(填“由c到d”或“由d到c”)。
②cd段导线受磁场力的方向如图甲所示，在图甲中画出ab段导线受磁场力的方向。
③当线圈转到竖直位置时，如图乙所示，ab段和cd段导线受到的力是平衡力。在物理学中把这一位置叫做__________，线圈最终将在这一位置静止。
④为了使线圈能够持续转动，可以在电路中接入___________。
乙
换向器
由c到d
竖直向上
平衡位置
五、课堂练习
②把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab______________。
①把导线放在磁场中，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab______(填“运动”或“静止”)。
6．如图所示是探究通电导线在磁场中受力运动的实验，回答下列问题：
运动
将反向运动
五、课堂练习
通电导体在磁场中会受到力的作用，其方向与磁场方向和电流方向有关。把电源的正负极对调后接入电路，改变了电流方向，通电导体受力的方向也会改变，导线ab将反向运动。
④若增加电源电压或增强磁体的磁性，发现导体的运动速度会______(填“加快”或“减慢”)，
这说明导体在磁场中受到力的作用，
力的大小跟____________的大小
和____________的强弱有关。
③保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab_______________。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟________的方向和_______的方向都有关系。
将反向运动
磁场
电流
加快
电流
磁体的磁性
五、课堂练习
7．如图为直流电动机模型．
①直流电动机的工作原理是__________________________．电动机工作时，能够使线圈连续不停地转动下去是靠________来实现的．
②若要改变电动机的转动方向，下列方法中可行的是_____.
A．同时改变电流方向和磁场方向
B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大
D．使磁场增强
③下列家用电器中应用了电动机的是 ____.
A．洗衣机 B．电饭锅 C．电热水壶 D．电热毯
通电线圈在磁场中受力转动
五、课堂练习
换向器
B
A

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