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第十七章 电动机与发电机
1. 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关。
2. 探究并了解导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。了解电磁感应在生产、生活中的应用。
3. 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件。（必做实验）
课程标准
考点梳理
1. 通电导体(通电线圈)在磁场里受到______________而发生运动。
2. 能量转化：__________能转化为__________能。
3. 磁力方向的影响因素：
（1）通电导体受力的方向跟________________和_____________有关。
力的作用
磁场对通电导体的作用
电
机械
磁场方向
电流方向
（2）当这两个因素同时改变时，通电导体受力的方向__________（填“改变”或“不改变”）。
4. 应用：这个现象的应用有__________、__________________。
（1）电动机的主要结构是__________和__________。
（2）电动机是根据___________________________________的原理制成的，它工作时，__________________及时改变电流的方向以保持线圈的持续转动。
不改变
电动机
动圈式扬声器
定子
转子
通电线圈在磁场中受力转动
换向器
注意：电动机换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈持续转动。
1. 1831年，英国著名物理学家__________发现了电磁感应现象，从而开辟了电气化的时代。
2.__________电路的__________导体在磁场里做__________________运动时，导体中会产生电流。这就是电磁感应现象。电磁感应现象中产生的电流叫做__________电流。
3. 能量转化：__________能转化为__________能。
法拉第
电磁感应现象
闭合
一部分
切割磁感线
感应
机械
电
4.产生感应电流的条件：一是电路要__________；二是电路的一部分导体在磁场中做_____________________运动。
5.感应电流方向的影响因素：
（1）导体中感应电流的方向跟__________________和__________________________________有关。
（2）当这两个因素同时改变时，感应电流的方向__________（填“改变”或“不改变”）。
闭合
切割磁感线
磁场方向
导体切割磁感线的运动方向
不改变
6.这个现象的应用有_______________、_______________。
（1）发电机的主要结构由__________和__________组成。
（2）发电机是利用______________________原理制成的。
注意：电磁感应现象中，感应电流的大小与磁场强度及线圈切割磁感线运动的速度有关。
发电机
动圈式话筒
定子
转子
电磁感应现象
7. 电动机与发电机的比较：
电机 结构 原理 能量转化 分类
电动机 定子和转子 通电线圈在磁场中受力转动 电能转化为机械能 直流电动机和交流电动机
发电机 定子和转子 电磁感应现象 机械能转化为电能 直流发电机和交流发电机
拓展：①应用通电导体在磁场中受力的作用而运动原理工作的用电器：电风扇、扬声器（听筒）等；②应用电磁感应原理工作的用电器：话筒（麦克风）、电磁炉等;③电动机可以变成发电机使用，如当高速运行的列车开始制动时，电动机线圈转动切割磁感线，将动能转化为电能实现减速。
课本简练
1. (九下P30自我评价与作业2改编)如图1-17-1装置是电动机的工作模型，在工作过程中，__________起了关键的作用，它能使线圈刚刚转过________位置时，就自动改变线圈中的___________，从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。
换向器
平衡
电流方向
2. (九下P32活动3改编)如图1－17－2所示，在蹄形磁铁的磁场中放置一导线，导线与电流表组成闭合回路，下列说法正确的是( )
A. 奥斯特用此装置发现了电流磁效应
B. 导体沿竖直方向运动时，电流表指针偏转
C. 导体沿水平方向运动时，电流表指针偏转
D. 导体左右运动时，电流表指针偏转方向不变
C
3. （九下P32活动3改编）如图1-17-3中__________（填“甲”或“乙”）是研究电磁感应现象的实验装置图。闭合开关后，金属棒若在水平方向运动时，电流表指针会发生偏转：保持金属棒切割磁感线的方向不变，________________________________，棒内电流方向将发生改变。
甲
把蹄形磁体的N、S极对调
易错精讲
【例】如图所示的四个演示实验中，能够说明发电机工作原理的是（ ）
易错点
区分磁现象的三个装置图
D
思路点拨：A图是奥斯特实验，小磁针发生偏转说明通电导体周围有磁场；B图是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，电磁铁的工作原理是电流的磁效应；C图，闭合开关，电路中有电流，通电导体或线圈受到磁场力的作用发生运动，是电动机的工作原理；D图，闭合开关，在外力作用下使导体左右移动，切割磁感应线，则灵敏电流计指针发生偏转，说明此时有感应电流产生，这是电磁感应现象，是发电机的工作原理。
【变式1】随着“健康中国”理念深入人心，跑步机越来越受到人们的青睐，它的“心脏”是电动机，下图实验与它的工作原理相同的是（ ）
A
【变式2】如图1-17-4所示，是某同学为实验探究发电机与电动机而设计的装置图。闭合开关S，先将导体ab水平向右移动，导体cd也随之运动起来，可知：
（1）左侧ab运动时，这是_______________现象。
（2）根据右侧cd产生的现象，可制成__________机。
（3）在此探究过程中，__________装置是
电源，__________装置是用电器。
（均填“左侧”或“右侧”）
电磁感应
电动
左侧
右侧
实验 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件(10年2考：2014年、2017年)
重点实验
实验名称 探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件
实验器材 U形磁铁、开关、导线、导体、灵敏电流计、铁架台
考点归纳 （1）产生感应电流的条件是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动
（2）通过灵敏电流计指针的偏转角
度判断电路中是否产生感应电流和感
应电流的大小
（3）能量转化：机械能转化为电能
实验结论 感应电流的大小、方向与导体运动的速度大小和方向、磁场的强弱和方向有关
生活应用 发电机
【例】【科学探究】如图1－17－5所示，某小组在“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”，实验时保持磁体位置不变。
【科学史实】
(1)__________首先发现了电磁感应现象。
【实验方法】
(2)实验通过_____________________________________________来判断电路中是否有电流。
【实验现象】
(3)如图甲所示，电流计指针不偏转，这是因为导体ab__________。
法拉第
观察灵敏电流计指针是否偏转
没有运动
(4)如图乙所示，电流计指针也不偏转，这是因为_____________。
(5)如图丙所示，电流计指针仍不偏转，这是因为导体ab虽有运动，但没有____________________。
开关没闭合
切割磁感线
【实验结论】
(6)分析比较上图前面四个实验现象，可以初步得出产生感应电流的条件：__________________的一部分导体，在磁场中做___________________运动。
(7)比较丁、己两图可以得出感应电流的方向跟__________方向有关的结论；比较丁、戊两图可以得出感应电流的方向跟_________________方向有关的结论。
闭合电路
切割磁感线
磁场
导体的运动
考点1 磁场对通电导体的作用［10年3考：2019年(填空)、2020年(选择)、2024年(填空)考查］
1. （2024广东）将自制的电动机接入电路，如图1-17-6所示，其中支架A是__________（填“导体”或“绝缘体”）。闭合开关，线圈开始转动，磁场对线圈
__________（填“有”或“无”）
作用力。仅调换磁体的磁极，线
圈转动方向与原转动方向__________。
考点精练
导体
有
相反
2. （2019广东）如图1-17-7所示，闭合开关，静止的导体棒ab在轨道上向右运动，说明了通电导体在磁场中受到__________的作用，若只将电源的正、负极对调，则导体棒ab将向__________（填“左”或“右”）运动，若只将蹄形磁铁的N、S极对调，则导体棒ab将向__________（填“左”或“右”）运动。
力
左
左
3. 在研究“磁场对通电导体的作用”实验中:
（1）利用如图1-17-8甲所示的装置研究“磁场对通电导体的作用”时，应在a、b之间接入__________，根据该原理可制成__________。
（2）在图1-17-8乙中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，由此可以判断ab段导线所
受磁场力F2的方向是竖直向上，F1与
F2不是一对平衡力，这是因为
___________________________________。
电源
电动机
两个力没有作用在同一直线上
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装__________，自动改变线圈中的电流方向。
换向器
4. 【科学思维】如图1-17-9甲所示，“×”代表磁场方向垂直纸面向里，通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关，如果导体ab的电流方向向上，导体ab受到向左的力的作用，如果电流方向向下，导体ab受到向右的力；若磁场方向不变，一电子沿图1-17-9乙所示的速度方向向
上运动，该电子受到向__________
（填“左”或“右”）的力。
右
考点2 电磁感应现象［10年4考：2017年(填空)、2021年(实验)、2022年(选择)、2023年(选择、综合)考查］
5. （2023广东）如图1-17-10所示，小明用线圈、条形磁铁和灵敏电流计来验证电磁感应现象，下列不能使灵敏电流计指针发生偏转的操作是（ ）
A. 线圈不动，磁铁快速向上
B. 线圈不动，磁铁快速向下
C. 磁铁不动，线圈快速向上
D. 线圈和磁铁同时同速向上
D
6. （2022广东）下图中的a表示垂直于纸面的一段导线，它是闭合电路的一部分，当a在下列磁场中沿图中所示方向运动时，不会产生感应电流的是（ ）
D
7. （2020广东）关于图1-17-11所示的实验装置，表述错误的是（ ）
A. 该装置可用来研究电磁感应现象
B. 该装置能将电能转化为机械能
C. 该装置可用来研究磁场对通电导体的作用
D. 该装置揭示的原理可应用于电动机
A
8. （2017广东）如图1-17-12所示的实验装置中，当导体棒AB竖直向上运动时，灵敏电流计的指针__________偏转，让导体棒AB水平向右运动，灵敏电流计的指针__________（以上两空均填“会”或“不会”）偏转，________________（填“电动机”或“发电机”）是应用电磁感应原理制成的。
不会
会
发电机
9. 如图1-17-13所示是动圈式话筒的构造示意图，膜片和线圈相连，线圈两端的导线接入扩音机。当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片和线圈一起__________，线圈处在永久磁体周围的__________中，这样线圈就会做_____________________运动而产生感应电流，我们就能通过扬声器听到你的声音。
振动
磁场
切割磁感线
10. （创新题）【科学思维】如图1-17-14的装置，小磁针下方有一带铁芯的螺线管，螺线管两端导线与金属导轨ab、cd相连，导体棒ef平放在导轨上，各触点接触良好。当导体棒ef向左移动时，小磁针N极转至如图1-17-14所示位置，如果要使小磁针的指向与图相同，下列装置能实现是（“×”表示垂直于纸面向里的磁感线，“·”表示垂直于纸面向外的磁感线）（ ）
D
考点3 跨学科实践高铁提速的可行性分析
11. 宁夏境内首条高速铁路——“银西高铁”正处在紧张施工中，“银西高铁”线路全长约618 km，设计行车时速为250 km，预留每小时350 km的提速条件，其中宁夏境内长约182 km。高铁车组与传统列车相比，在设计上采用了许多新技术。
（1）如图1-17-15所示，高铁车
头采用流线型设计可以减小__________。
空气阻力
（2）高铁列车速度从200 km/h降到90 km/h的过程中不采用机械刹车，而是利用“再生制动”技术；列车由于__________继续行驶并带动电机逆转发电，把列车的机械能转化为__________能；当车速降到90 km/h时，实施机械刹车，利用刹车片与轴之间的摩擦力使车速减小。
（3）若“银西高铁”通车后，列车按设计时速行驶，从银川到达西安至少需要__________h。
惯性
电
2.472

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