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第4节 电动机
九年级全
物理观念
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.了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化.
科学思维
通过对实验现象的观察、记录、分析、归纳，理解磁场对通电导体的作用，发展科学思维能力.
科学探究
在研究通电导体和通电线圈在磁场中运动的过程中，能够基于问题进行实验，收集证据，并分析得出结论.
科学态度与责任
经历通电导体棒在磁场中运动、通电线圈在磁场中转动的过程，体会收集证据的重要性，养成实事求是的科学态度.通过电动机的应用，体会物理学的应用价值，感受物理与生活的紧密联系.
重点：磁场对通电导线的作用.
学习目标
难点：直流电动机的构造和工作原理.
电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及各种电动玩具都离不开电动机.
给电动机通电，它就能够转动.这是为什么呢？
思考
新课引入
电力机车 电梯 电风扇 冰箱 洗衣机 机器人
磁体间通过磁场相互作用
通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
思考
一、磁场对通电导线的作用
磁体周围存在磁场
通电直导体周围存在磁场
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演 示
把导体棒放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒，观察它的运动.
把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒的电流方向与原来相反，观察导体棒运动的方向.
保持导体棒中的电流方向不变，但把蹄形磁体的上、下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导体棒运动的方向.
通电导体棒在磁场中运动
S
I
N
F
S
I
N
F
改变电流方向后
改变电流方向前
结论一：通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关.磁场方向一定，电流方向变得相反时，通电导体受力的方向也变得相反.
S
I
N
F
改变磁场方向后
改变磁场方向前
I
F
N
S
结论二：通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关.电流方向一定时，磁场方向变得相反时，通电导体在磁场中受力方向也变得相反.
通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系，当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反.
要点梳理
S
甲
I
N
F
I
F
丙
N
S
如果同时改变电流方向和磁场方向，则受到力的方向_______.
不改变
S
甲
I
N
F
S
乙
I
N
F
I
F
丙
N
S
只改变电流方向或磁场方向，通电导线受到力的方向_______.
改变
观察与思考
　　通电线圈可以在磁场里转动过一定角度，但不能持续转动.
如果把一个通电线圈放在磁场中，它会怎样运动呢？
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思考
如何能让线圈在磁场中转动起来呢？
思考
演 示
通电线圈在磁场中转动
为什么线圈不能持续转动？
思考
线圈受到的力使它顺时针转动.
线圈由于惯性会越过平衡位置.
线圈受到的力使它逆时针转动.
线圈受到的力使它顺时针转动.
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置.
由于惯性，线圈继续转动.
转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了.
方法一：
转过平衡位置后断电
如何才能让线圈持续转动呢？
思考
方法一：
转过平衡位置后断电
如何使线圈转过平衡位置后断电呢？
同学们还能想到其他方法吗？
思考
线圈受到的力使它顺时针转动.
通电线圈达到平衡位置后，由于惯性，它会越过平衡位置.
线圈受到的力仍然使它顺时针转动.
方法二 ：
转过平衡位置后改变电流方向
当线圈转到平衡位置时，改变电流的方向，观察线圈的转动情况.
通过换向器来实现这一目的.
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实际的电动机如何改变电流方向？
思考
通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次.
两个
铜半环
电刷
换向器
二、电动机的基本构造
电动机主要由线圈和磁体两部分组成，能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作定子.
定子
转子
电动机的工作原理：
电动机的工作原理：
电动机的能量转化：
通电线圈在磁场中会受力转动
电能转化为机械能
甲乙
丙丁
如果通电前线圈停在图乙或图丁的平衡位置上，那么通电时电动机能够自行启动吗？为什么？
在这两个平衡位置，线圈所受的磁场力为零，所以不能自行启动.
思考
甲乙丙丁
实际的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的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动.
线圈
换向器
优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，种类繁多.
散热扇
电 钻
水 泵
应用
驱动系统
电车
无刷直流电动机
吸尘器
电机驱动
洗衣机
转筒
泵
有刷直流电动机
无刷直流电动机
扬声器是怎样发声的
科学世界
学校的操场上挂着扬声器(喇叭)，收音机、电视机、音响中都有扬声器.扬声器是怎样发出声的呢？
扬声器的构造示意图
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置.
通电后扬声器是如何工作的呢？
思考
扬声器的结构
用学生电源的直流挡给扬声器通电，观察纸盆的运动方向.改变电流方向，再次观察扬声器纸盆的运动方向.
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刚开始通电后纸盆向上运动；改变电流方向后，纸盆向下运动.
电流方向改变，线圈的受力方向改变.
现象：
分析：
当有方向改变的电流通过线圈时，纸盆会怎样运动？
用学生电源的交流挡给扬声器通电，请注意观察.
纸盆上下振动.
现象：
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思考
扬声器的工作原理：
通电线圈在磁场中受力运动.
在实际工作中，通过线圈的电流大小和方向都会发生改变，纸盆的震动幅度也会随之改变.
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利用上述扬声器原理，可以制成头戴式耳机和小巧的入耳式耳机.
电动机
磁场对通电
导线的作用
内容：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟____的方向、____的方向都有关系，当____的方向或者____的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得____.
电动机的
基本构造
应用：电动机、扬声器等.
基本构造：电动机由两部分组成，能够转动的线圈叫作____；固定不动的磁体叫作____.
换向器：可以及时改变线圈中的________，使线圈一直转动下去.
电刷：与半圆铜环接触，使电源和线圈组成________.
工作原理：磁场对通电导线有__的作用.
能量转化：____转化为______.
电流
磁场
电流
磁场
相反
转子
定子
电流方向
闭合电路
力
电能
机械能
课堂小结
1. 如图所示，在探究通电导体在磁场中受力情况的实验中，在闭合开关的瞬间，导体棒ab水平向左运动，则下列说法正确的是(　　)A. 该实验中的能量转化是机械能转化为电能B. 仅对调导体棒a、b，闭合开关，导体棒ab将水平向右运动C. 仅将电源正负极反接，闭合开关，导体棒ab将水平向右运动D. 仅对调磁极，闭合开关，导体棒ab将水平向左运动
电能→机械能
×
电流、磁场方向不变
×
电流方向改变
磁场方向改变
×
√
C
－+
2. 如图为直流电动机的工作原理图.线圈abcd处于磁场中，A和B是电刷，它们分别跟换向器E和F接触，闭合电路，线圈abcd顺时针转动.下列说法正确的是(　　)A. 线圈abcd转动的工作原理是电磁感应B. 线圈中的电流方向始终不变C. 线圈转动过程中将电能全部转化为机械能D. 若改变电源正负极，线圈转动方向改变
通电导体在磁场中受磁力的作用
×
√
D
线圈由图示位置转过180°时，电流通过换向器发生方向改变
×
×
一小部分转化为内能
电流方向改变
3. 如图所示，花盆表面有一个太阳能电池板，电池板把光能转化为电能，塑料小花在阳光下能不断摇摆，这是因为花盆里面的一个重要的装置________(选填“发电机”或“电动机”)，这种装置的工作原理是_________
___________________，请你再举一个利用此原理工作的实例：________
_________.?
电动机
在磁场中受力的作用
(或耳机)
通电导体
扬声器
4. (教材P164练习与应用第4题)一台电动机的额定电压是220 V，额定功率是5.5 kW，它正常工作时的电流有多大？连续工作2 h耗电多少？
解：正常工作的电流
连续工作2 h耗电W=Pt=5.5 kW×2 h=11 kW·h
I= ????????= ???? ?????????????????????????????????? =25 A
?
电能W=Pt
电流I=
????????
?
5. [中考新考法·模型建构]在如图的虚线框中将电路补全，使电动机在人的操作下既能正转，也能反转.电动机的符号是“ ”.(要求：电池一个，单刀双掷开关两个，电动机一个，导线若干)
说明开关处于不同状态时，流过电动机的电流方向相反
M
S1
S2

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