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20.4　电动机
素养目标
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.说出直流电动机的构造、工作原理及能量转化。
◎重点:磁体对通电导线有力的作用,电动机的工作原理。
评价任务
通过任务驱动一完成目标1的学习,通过任务驱动二、三完成目标2的学习。
【预习导学】
生活中的物理
炎热的夏天,小明放学回家打开了家里的电风扇,阵阵凉风吹来,立即凉爽了很多。电风扇能转动是因为里面有电动机,家庭生活中的冰箱、洗衣机等也都是靠电动机转动来工作的,给电动机通电,它就会转动。
问题:你知道电动机通电为什么会转动吗
重点梳理
知识点一 磁场对通电导线的作用
1.通电导体在磁场中受到 的作用。其受力方向与 的方向和 的方向有关。
2.如果通电导线中电流的方向或磁感线的方向改变时,通电导线受力的方向 ;如果通电导线中电流的方向与磁感线的方向同时改变,通电导线受力的方向 。
·学习小助手·
实验中,若通电后导线ab不动,可能是因为通电导线在磁场中受到的力太小,可更换更轻、更光滑的直导线或增大电路中的电流。
【答案】1.力　电流　磁感线
2.改变　不变
对点自测
1.小明用如图所示的实验装置,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水平向左运动。要使AB水平向右运动,下列措施中可行的是 ( )
A.将A、B两端对调
B.将蹄形磁体的N、S极对调
C.换用磁性更强的蹄形磁体
D.将滑动变阻器的滑片P向右移动
【答案】1.B
知识点二 电动机
1.原理: 。
2.构造:电动机由 (能够转动的线圈)和 (固定不动的磁体)两部分组成。
3.平衡位置: 位置。
4.注意:平衡位置线圈所受的力为平衡力,此时因为惯性会继续运动下去。
5.换向器构造:换向器由两个铜半环和两个电刷组成。
换向器的作用:每当线圈刚转过 时,自动改变通入线圈中的 ,使线圈连续转动。
6.能量转化: 能转化为 能。
【答案】1.通电线圈在磁场中受力转动
2.转子　定子
3.线圈与磁感线垂直的
5.平衡位置　电流方向
6.电　机械
对点自测
2.如图所示,这是直流电动机示意图,下列说法正确的是 ( )
A.只改变电流方向,不能改变其转动方向
B.只改变磁场方向,不能改变其转动方向
C.同时改变磁场和电流方向,不能改变其转动方向
D.同时改变磁场和电流方向,可以改变其转动方向
【答案】2.C
【合作探究】
任务驱动一 探究磁场对通电导线的作用
【实验步骤】
1.如图所示,把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动。
2.把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。
3.保持导线ab中的电流方向不变,但把蹄形磁体上下极调换一下,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向。
【实验方法】
控制变量法:在探究通电导体在磁场中受力的方向与电流方向的关系时,应控制 的方向不变;在探究通电导体在磁场中受力的方向与磁感线方向的关系时,应控制 的方向不变。
【实验结论】
通电导线在磁场中受到 的作用。力的方向与 和 的方向有关。
【答案】
【实验方法】
磁感线　电流
【实验结论】
力　电流的方向　磁感线
任务驱动二 通电线圈在磁场里能转动起来吗
1.如图所示,将一个通电线圈放在磁场中将会有什么现象发生
2.什么是平衡位置,线圈在平衡位置时受力如何 又为什么不能立即停止
【答案】1.通电线圈在磁场中会受力转动,但不能持续转动。
2.当线圈转到与磁感线垂直时处于平衡位置,此时ab边和cd边受到的力大小相等、方向相反。线圈由于惯性会以原来的运动状态继续转动下去。
任务驱动三 探究直流电动机的工作原理
把一段粗漆包线绕成约3 cm×2 cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3 cm。然后,用小刀刮掉两端引线的漆皮。左端全部刮掉,右端只刮上半周或下半周,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,线圈下放一块强磁铁,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。
【提出问题】假如把线圈两端的漆皮全部都刮去的话,又会怎样呢
【实验操作】接通电源,小线圈在磁场中发生转动,但转动不能持续下去,摆几下就不动了。
【现象分析】为什么线圈不能持续转动
【解决问题】如何让线圈到达平衡位置时,受力方向发生改变而持续转动呢
【答案】
【现象分析】
线圈到达平衡位置时,受到平衡力的作用。
【解决问题】
及时改变电流方向或磁场方向。
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