资源简介

(共40张PPT)
1.了解通电导体在磁场中会受到力的作用，知道力的方向
与哪些因素有关.
2.知道换向器在结构上的巧妙设计和作用.
3.了解直流电动机的工作原理.
1.实验：探究磁场中的通电导体受到的作用力
实验器材 电源、开关、导线、金属轨道、金属棒、
蹄形磁铁、滑动变阻器
实验设计及 实验过程 （1）按如图所示连接实验装置.
（2）闭合开关，观察金属棒 是否运动
以及运动方向.
（3）移去磁体，闭合开关，观察金属棒
是否运动.
实验设计及 实验过程 （4）将磁体放回原处（保持磁体的极和
极位置不变），改变电流方向，观察金属
棒 是否运动及运动方向.
（5）保持电流方向不变，改变磁场方向，
观察金属棒 的运动情况.
实验设计及 实验过程 （6）同时改变电流方向和磁场方向，观察
金属棒 的运动情况
______________________________________________________
实验记录
探究归纳 通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用
力，力的方向跟导体中电流的方向和磁场
的方向都有关系.只改变电流方向或磁场方
向，导体受力方向发生改变；同时改变电
流方向和磁场方向，导体受力方向不改变
通电导体在磁场中受力的实质
磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场，故通电导体
可看作一个磁体，当通电导体靠近磁体时，它们之间的
作用通过磁场发生.因此，磁场对电流的作用，其实质也
是磁体间通过磁场而发生的作用.
2.磁场对通电线圈的作用
过程 分析 线圈的 边受到一个向上的
力，边中的电流与 边中的
电流方向相反，而磁场方向相
同，故 边受到一个向下的
力，这两个力不在同一直线
上，所以使线圈沿顺时针方向
转动
甲
过程 分析 当线圈转到图乙位置时，线圈
的边受到向上的力、 边受
到向下的力，但此时两力在同
一直线上，大小相等，方向相
反，彼此平衡，这一位置叫做
平衡位置.但由于惯性，线圈会
越过平衡位置，继续转动
乙
过程 分析 线圈越过平衡位置后，与甲图
原理相似，线圈的 边受到向
上的力， 边受到向下的力，
此时这两个力大小相等，方向
相反，不在同一直线上，不能
使线圈继续顺时针转动反而要
使线圈逆时针转动
丙
归纳 总结 通电后线圈会转动，但只在平衡位置左右来回摆
动，慢慢停下来，最后停在平衡位置
典例1 如图所示，进行通电导体在
磁场中受力运动实验，回答下列问
题：
（1）把导体放在磁场里，接通电源，让电流通过导体 ，
会发现导体 ______（选填“运动”或“静止”）.
运动
（2）把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体的
电流方向与原来相反，这时导体 将__________.
反向运动
（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，这时导体 将反向运动．由此可
以得出通电导体在磁场中要受到力的作用，而且力的方
向跟______的方向和______的方向都有关系．
电流
磁场
（4）若增加电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速
度会加快，这说明导体在磁场中受到的力的大小跟_____
_______和____________有关．
电流
的大小
磁场的强弱
根据上面的探究可知，通电线圈在磁场中无法连续转动.
为了使线圈连续转动，我们需在线圈转过平衡位置后，
改变它的受力方向.因通电导体受力的方向与磁场方向和
电流方向有关，因此可在线圈转动的过程中改变磁场方
向或线圈中的电流方向.
为此，我们安装了一个改变线圈中电流方向的装置——
换向器.
1.换向器的构造
换向器由两个彼此绝缘的金属半圆环构成，
如图所示.换向器的两个彼此绝缘的金属半
圆环、分别跟线圈两端相连，且跟电刷、相接触，
并通过电刷连接到电源的两极，通电后，线圈和换向器
一起转动，电刷是不会转动的.
2.换向器的作用
每当线圈转过平衡位置（此处线圈中没有电流）时，换
向器就改变线圈中的电流方向，使线圈两边的受力方向
发生改变，从而保证了线圈能持续地转动下去.
（详见知识点3中直流电动机工作原理图）
典例2 （课后习题第2题改编）直流电动机中转子的线圈
通过换向器、电刷和直流电源相连接，这里换向器与电
刷的作用是( )
B
A.不断改变电流的方向，使线圈能够完成正、反转动
B.适时地自动改变电流的方向使线圈始终向一个方向转动
C.不断地改变磁场的方向以改变线圈转动的方向
D.不断地改变磁场的方向，使线圈始终朝一个方向转动
[解析] 为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增
加了换向器，线圈在平衡位置依靠惯性自动转动，当线
圈刚好转过平衡位置时换向器就自动改变线圈中的电流
方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证线圈能够持
续转动.即换向器与电刷的作用是适时地自动改变电流的
方向使线圈始终向一个方向转动.
1.电动机的工作原理
电动机（工作时，电能转化为机械能）是根据通电线圈在
磁场中受力转动的原理制成的，直流电动机工作时，通电
导体在磁场中受到力的作用使线圈转动，同时通过换向器
及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈持续转动.
2.直流电动机的工作过程
线圈处于此位置时，电流流向为电
刷 半环 线圈 半环 电
刷3.线圈的 边受到一个向上的力，
边受到一个向下（电流方向相反
（中向内， 中向外），磁场方
向相同）的力，线圈沿顺时针方向
转动
. .
. .
线圈转至平衡位置时，两电刷跟两
个半环间的绝缘部分接触，线圈中
无电流，不受力的作用.由于惯性，
线圈会越过平衡位置
线圈越过平衡位置后，电流流向为
电刷 半环 线圈 半环
电刷3.线圈的 边受到一个向上的
力，边受到一个向下（ 中电流
向外， 中电流向内,磁场方向相
同）的力，线圈仍绕轴沿顺时针方
向转动
. .
. .
再次回到平衡位置，靠惯性转动过
该位置后电流再次反向
3.电动机的优点
构造简单，制造方便，体积小，效率高，便于控制,对环
境污染小，而且种类繁多，能满足不同的需要.
4.电动机的分类
电动机分为直流电动机和交流电动机两大类.
（1）直流电动机由直流电源供电.大型的直流电动机常用
于电力机车、公交电车、货运电瓶车、轧钢机、起重机等.
小型的直流电动机常用于电动玩具、录音机、录像机等.
（2）交流电动机由交流电源供电.电扇、洗衣机、电冰箱
等家用电器中的电动机以及农村中带动水泵和农产品加
工机械的电动机都是交流电动机.
典例3 （多选）如图为直流电动机的基本
构造示意图.以下相关的分析正确的是
( )
AD
A.电动机是利用通电线圈在磁场中受力发生转动的原理
工作的
B.电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.仅改变磁场的方向可以改变线圈转动的方向
[解析] 电动机是利用通电线圈在磁场中受力发生转动的
原理工作的，且所受力的方向与电流的方向和磁场的方
向有关，故仅改变磁场的方向可以改变线圈转动的方向，
A、D正确；电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化
为机械能，还有一部分转化成了内能，故B错误；使线圈
连续不停地转动下去是靠换向器来实现的，故C错误.
磁场对通电导体的作用的应用十分广泛，如磁电式电流
仪表、动圈式扬声器（喇叭）以及电动玩具和机器人等.
1.动圈式扬声器
内容 图示
图示 构造 如图所示，由固定的永磁体、作 为音圈的线圈和振膜构成
内容 图示
工作 原理 当随声音变化的电流通过扬声器 的线圈时，在磁场力的作用下， 线圈和与它相连的振膜也随之振 动，从而发出声音.由于变化的电 流在磁场中受到的力也是变化 的，因此扬声器发出的声音也是 变化的
内容 图示
能量 转化 动圈式扬声器工作时，电能转化为机械能 2.磁电式电流仪表
内容 图示
图示 构造 磁电式电流仪表的内部结构如图所示
内容 图示
工作 原理 当线圈中通入很小的电流时，线圈会 受到磁场的作用力，从而发生偏转， 线圈转动时，带动指针偏转；线圈偏 转时，螺旋弹簧会施加一个反方向的 作用力，最后会使线圈停在一个位置 上.指针偏转的方向和幅度随电流的 方向和大小的改变而改变
典例4 如图是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中
的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转．线圈
中电流越大，指针偏转角度就越大．关于电流表，下列
说法正确的是( )
A.改变线圈中的电流方向，指针的偏转方向会改变
B.线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能
C.该电流表是利用电流的磁效应工作的
D.线圈中电流大小变化时，其所受磁场力大小不变
√
[解析] 改变线圈中的电流方向，其转动方向会发生改变，
从而使指针的偏转方向发生改变，故选项A正确；线圈中
有电流通过时，电能转化为机械能，故选项B错误；通过
电流表的内部构造可知，电流表是利用通电线圈在磁场
中受力而转动的原理工作的，故选项C错误；电流越大，
线圈受到的磁场力越大，其偏转的幅度越大，故选项D错
误．故选A.

展开更多......

收起↑