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第4节 电动机
第二十章 电与磁
知识点
磁场对通电导线的作用
知1－讲
1
1. 实验探究——磁场对通电导线有力的作用
(1)实验探究过程及现象如图1所示。
知1－讲
(2)实验结论
① 对比甲和乙(或甲和丙、或甲和丁)两步操作得：通电导线在磁场中受到力的作用。
② 对比乙和丙及乙和丁得：磁场对通电导线作用力的方向与电流方向和磁场方向有关。
知1－讲
知识拓展
通电导线在磁场中受到力的作用原因：
将通电导线置于磁场中，由于通电导线周围存在磁场，该磁场与电流的磁场发生相互作用，故磁场会对通电导线产生力的作用。
知1－讲
(3)延伸拓展
①使通电导线受到磁场力的方向相反的措施：(a)只让电流方向与原来相反。(b)只让磁场方向与原来相反。
注：当电流方向和磁场方向都与原来相反时，则通电导
线受力方向不变。
② 磁场对通电导线作用力的大小的影响因素：(a)电流的大小；(b)磁场的强弱。
知1－讲
特别提醒
不能错误地认为通电导线在磁场中一定受到力的作用，实际上只有当通电导线与磁感线斜交或垂直时，它才受到力的作用。
要让通电导线受力的方向与原来相反，不能表述为“只改变电流的方向”和“只改变磁场的方向”。
知1－讲
2. 磁场对通电线圈有力的作用
(1)通电线圈在磁场中转动过程分析(图2)
知1－讲
知1－讲
(2)使线圈连续转动的方法
① 在线圈越过平衡位置之后停止对线圈供电，让线圈利用惯性继续转动半周，又回到初始位置，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续转动下去。
② 在线圈转动的后半周，设法改变后半周电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会继续转动下去。实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。
知1－讲
3. 换向器(图3)
(1) 构造：换向器由两个铜半环E、F 组成，两个铜半环与线圈两端相连接，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，彼此绝缘。A 和B 是电刷，它们分别跟两个铜半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
知1－讲
(2)作用：每当线圈转过平衡位置时，都能自动改变通入线圈中的电流方向，使线圈连续转动起来。
知1－讲
深度理解
换向器的作用：
当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直的位置(这个位置是线圈的平衡位置)时，两电刷刚好接触两铜半环间的绝缘部分，此时线圈中无电流，线圈不受磁场力。但由于惯性，线圈还能稍微再转过一定角度。线圈稍微转过一定角度后，与两铜半环接触的电刷就调换了，线圈中的电流方向改变，从而保证了线圈能不停地转动下去。
知1－练
例 1
[母题 教材P161演示] 在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么因素有关时，一名同学做了如图4 所示的三个实验。
知1－练
图中AB 表示闭合电路的一部分导线,导线上的箭头表示电流的方向，F 表示导线受力的方向。S、N 表示蹄形磁体的南、北极。
解题秘方：运用控制变量法进行分析。对比两步实验操作归纳结论，要看这两步实验操作中只改变了什么变量。

知1－练
(1)实验a 和b 说明，通电导线在磁场中的受力方向与_____________的方向有关。
导线中电流
解析：a、b 两组实验中，磁场方向不变，导线中电流方向改变时，导线受力方向发生改变，这说明通电导线在磁场中的受力方向与导线中的电流方向有关。
知1－练
(2)实验a 和c 说明，通电导线在磁场中的受力方向与______的方向有关。
磁场
解析：a、c 两组实验中，导线中电流方向不变，磁场方向改变时，导线受力方向发生改变，这说明通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向有关。
知1－练
1. 如图所示是探究通电导体在磁场中受力情况的装置。闭合开关， 观察到导体ab 在导轨上向右运动。若只对调电源正负极接线， 闭合开关， 导体ab 会_________(填 “ 静止不动” “向右运动”或
“ 向左运动”)，说明通电导体
在磁场中受力的方向与
_________有关。
向左运动
电流方向
知2－讲
知识点
电动机的基本构造
2
1. 电动机
(1) 电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。用直流电源供电的电动机叫作直流电动机。
(2)直流电动机的工作过程
知2－讲
知2－讲
(3)直流电动机的转向和转速的调节
①转动方向的调节：改变电流方向或磁场方向。
②转动速度的调节：改变电流大小、磁场的强弱或线圈匝数的多少。
2. 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。
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3. 拓展：扬声器的原理(如图5 所示)
当线圈中通有电流时，线圈受到磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，
使得它在上一个瞬间和下一个瞬间受到
不同的力，力的方向不断变化，线圈
就不断地来回振动，带动纸盆也来回
振动，于是扬声器就发出了声音。
知2－讲
知识拓展
生活中的电动机：
转子由许多组线圈组成，并均匀地镶嵌在圆柱铁芯上，如图6 甲所示；定子由机壳和磁体(或电磁铁)组成，如图6 乙所示。
知2－讲
归纳总结
电动机通电后不转可能的原因:
(1) 线圈刚好处于平衡位置。
(2) 轴与支架、换向器和电刷之间的摩擦力太大。
(3) 电源电压太低，通过线圈的电流太小。
(4) 磁体的磁性太弱。
(5) 换向器与电刷接触不良。
知2－讲
知识拓展
常用磁电式电流表：
结构：一个永久磁体，还有一个被两根游丝架起来的线圈，如图7 所示。
工作原理：当线圈里通入很小的电流时，这个电流受到磁场的作用力，线圈将会发生偏转。
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例 2
[中考·常州]某校刚刷完地坪漆的地下室内，弥漫着刺鼻的油漆味。为加快排出易燃、有毒气体，兴趣小组设计了如图8 所示的可调直流排气扇。
知2－练
直流电动机的工作原理是________________________。在讨论时，物理老师指出该方案的不足：每当线圈平面转过与磁感线相______(填“平行”或“垂直”)的位置时，换向器自动改变线圈中电流的方向，电路处于“通路→断路→通路”快速切换状态，极易激发电火花，成为火灾隐患。
通电线圈在磁场中受力转动
垂直
解题秘方：通过记忆填充电动机的制作原理和电动机工作时换向器的作用。
知2－练
解析：直流电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动；换向器是在线圈转过平衡位置的一瞬间改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使得线圈能够持续转动，平衡位置即为线圈平面与磁感线垂直的位置。
知2－练
2.如图所示， 在扬声器的线圈两端连接干电池，扬声器_______持续发声，线圈_______持续受到磁场的作用力。(均填“ 会” 或“ 不会”)
不会
会
[中考·广州]矩形铜线框在某磁场中的位置如图9所示，
ab、bc、ed 和fe 段都受到该磁场
的作用力，下列哪两段受到该磁
场的作用力方向相同( )
A. ab 段与bc 段 B. ab 段与ed 段
C. ab 段与fe 段 D. fe 段与ed 段
易错点
不能正确判断不同通电导体的受力情况
例 3
解析：ab、fe 段和bc、ed 段并联在电路中，所以ab 段电流向下、fe 段电流向上、bc 段电流向上、ed 段电流向下，ab 段和ed 段电流方向相同，受到磁场作用力方向相同，fe 段和bc 段电流方向相同，受到磁场作用力方向相同。
答案：B
诊误区：
由于线圈中不同段都在同一磁场中，电流方向相同的两段导体，受力方向相同。
电动机
电动机
磁场对通电导线的作用
应用
其他应用
结构
能量转化
换向器

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