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磁场对通电导线的作用
沪科版·九年级物理全一册
新课导入
电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人（如图），以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。给电动机通电，它就能够转动。这是为什么？
通电导线是不是也会受到磁场的作用力？
N
S
I
+
_
磁体周围存在什么？
通电导体棒周围存在什么？
磁场
磁场
磁体间通过磁场相互作用
探究新知
知识点1 通电导线在磁场中的受力情况
做
学
中
按图中的实验装置连接电路，当接通电源时，金属杆会运动起来，这说明了什么？
若保持磁场方向不变，改变电流方向，金属杆的运动方向是否发生变化？
若保持电流方向不变，改变磁场方向时，金属杆的运动方向又会怎样变化？
1. 闭合开关，观察金属杆的运动；
注意：开关不能长时间闭合！避免短路带来的危害
实验步骤
2. 把电源的正、负极对调后接入电路，使通过金属杆的电流方向与原来相反，观察金属杆运动的方向；
3. 保持金属杆中的电流方向不变，但调换磁体的磁极，使磁场方向与原来相反，观察金属杆运动的方向。
实验现象
磁场方向不变，改变电流方向，导体运动方向发生了改变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
电流方向不变，改变磁场方向，导体运动方向发生了改变。
S
I
F
N
N
I
F
S
N
I
F
S
　　如果电流的方向和磁场的方向都变得相反，通电导线受力的方向会怎样？
　　电流方向和磁场方向同时改变，导线受力方向不变。
S
I
F
N
结果讨论
注意：并不是所有的通电导体在磁场中都受到力的作用，当通电导体与磁感线方向平行时，此时通电导体不受力的作用。
I
结果讨论
1．通电导线在磁场中会受到_____的作用。
2．通电导线在磁场中受到力的方向与_______和 _______的方向有关。
3．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______。
力
电流
磁场
相反
实验结论
磁场对通电导线具有力的作用，其作用力的方向与磁场的方向、电流的方向有关。
针对训练
如图所示，闭合开关，铜棒向右运动。为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
换用更细的铜棒
对调电源的正负极
向左移动滑动变阻器的滑片
将电源正负极和磁体的 N、S 极同时对调
B
磁场对通电导线的力的作用——动圈式扬声器
构成：线圈、永久磁体、锥形纸盆等。
工作：线圈处在永久磁体的磁场中，当线圈中有电流通过时，就会受到磁场的作用力而运动。由于扬声器工作时通过线圈的电流是随声音而变化的，所以线圈受到的力也是变化的，从而带动纸盆来回振动发出声音。
磁场对通电导线的力的作用——电磁弹射技术
原理：电磁弹射技术利用通电导体在磁场中受力使物体加速，只要保证足够的电流输入，便能在发射装置内产生足够大的推力，使物体达到更高的速度。
应用：我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，比传统的蒸汽弹射系统更加先进，使舰载机的起飞更加高效和可靠。
知识点2 直流电动机是如何工作的
1. 磁场对通电线圈的作用
　　上面的实验中，直导体运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如图，如果把一个通电线圈放入磁场中，通电线圈又会怎样运动呢？
演 示 通电线圈在磁场中转动
　　线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。
如何改变线圈中电流的方向，才能使线圈持续转动起来呢？
迷
你
实
验
室
制作简易电动机
把 1 m 长的漆包线绕成小线圈，将两端线头的漆刮去半边，注意两端刮漆的部分应在同侧。把两个回形针折成图 (b) 所示的形状，用胶带固定在纸板上。把线圈放在回形针上，使其可以转动，并按图 (d) 所示连接电路。拿一块条形磁体放在线圈上方(不阻挡线圈转动)，接通电源。
注意操作安全！
实验中，通过怎样的设计让线圈一直转动？
刮去漆包线两端线头的半边漆皮
作用：
及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。
实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。
2. 直流电动机的结构
直流电动机主要是由磁体、线圈、换向器和电刷组成。
与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
E、F是换向器（两个半圆铜环）：
作用：
A、B是电刷
作用：
及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。
（a）
（b）
（c）
（d）
3. 直流电动机的工作原理
（a）
线圈转动方向：顺时针
电流方向：半环 2→半环 1
线圈受力：AB 边受力向上，CD 边受力向下
（b）
线圈转动方向：线圈平衡，由于惯性会越过平衡位置
电流方向：两电刷与半环无接触，无电流
线圈受力：无电流所以不受力
（c）
（d）
线圈转动方向：顺时针
电流方向：半环 1→半环 2
线圈受力：AB 边受力向下，CD 边受力向上
线圈转动方向：线圈平衡，由于惯性会越过平衡位置
电流方向：与(b)相似，无电流
线圈受力：无电流所以不受力
电动机工作原理
针对训练
如图是实验室电流表内部结构图，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。线圈中的电流越大，指针偏转角度越大，关于该现象，下列说法中正确的是（ ）
A. 该装置没有利用安培定则原理
B. 线圈中有电流通过时，把电能全部转化为内能
C. 改变线圈中的电流方向，其转动方向不会改变
D. 线圈中的电流越大，其所受磁场力越大
D
随堂练习
1. 电动机工作时将电能主要转化为______能。电熨斗、日光灯、电扇、洗衣机、电饭锅、微波炉、电热毯、电热水器等家用电器中使用了电动机的有________________________。调查一下，你家中还有哪些用电器用到了电动机？
机械
电扇、洗衣机、微波炉
电冰箱、空调、抽油烟机等。
2. 如图所示，将矩形铜线框 ACDF 上的 B、E 两点接入电路并放入磁场中，AB、BC、ED 和 FE 段都受到磁场的作用力，下列哪两段线框在磁场中受力的方向相同（ ）
AB 段与 BC 段
AB 段与 ED 段
BC 段与 ED 段
ED 段与 FE 段
B
3. 如图所示为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（ ）
ab 边中的电流在这两个时刻方向不同
ab 边在这两个时刻受到的磁场力方向不同
ab 边和 cd 边在图乙位置受到的两个力相互平衡
由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向
C
4. 如图是某小组制作的一个简易电动机。用硬金属丝做两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕成一个矩形线圈，以线圈引线为轴。用小刀刮去轴的一端的全部漆皮，另一端刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下。接通电源并用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。请回答下面的问题。
(1)推一下线圈的原因是：__________________________________；
(2)线圈不停转动的原因是：_________________________________________；
使线圈越过平衡位置
线圈通电后受磁场的作用力，且线圈具有惯性
(3)要使线圈的转动方向发生改变，请提出两个方案。
①__________________________________________。
②__________________________________________。
改变线圈中电流的方向
改变磁场的方向
课堂小结
通电导线在磁场中受到力的作用
磁场对通电导线的作用
磁场对通电线圈的作用
磁场对通电导线的作用
换向器
直流电动机
自动改变线圈中的电流方向
原理：通电线圈在磁场中受到力的作用
构造：磁体、线圈、换向器和电刷等
工作过程
作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关
应用：制作简易电动机

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