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(共30张PPT)
第二十章 电与磁
第4节 电动机
课前准备
学习目标
1.了解磁场对通电导线的作用。
2.了解直流电动机的结构和工作原理。
3.知道换向器在直流电动机中的作用。
课前准备
学习重点 ：磁场对通电导线的作用。
学习难点 ：电动机能够持续转动的原因。
学习方法 ：课前通过阅读教材内容和上网查询相关知识，自制电动机，带着疑问去观察、去思考，锻炼自学能力和动手能力。
相关准备：蹄形磁体、电源、导线、开关、金属支架、线圈、电动机演示模型、蹄形磁体、小电动机线圈、1号电池（2节）、金属支架、电动机模型。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人，以及各种电动玩具有不同的结构，进而也就有不同的功能。但是这些机械中都有一个重要组成部分，那就是电动机。
情境引入
想一想
要让电动机工作，必须给电动机提供什么？
当然是电流。
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。那它的工作原理是什么呢？这就是我们今天要研究的问题。
互动新授
一、磁场对通电导线的作用
1.磁场对通电导线的作用
（1）提出问题。
奥斯特实验
由奥斯特实验可知：通电导线周围存在磁场，即电流对磁体有力的作用，逆向思考：磁体对电流有没有力的作用呢？
互动新授
理论推理：奥斯特实验证明了通电导线可以产生磁场，而且通电螺线管产生的磁场就相当于一个条形磁体的磁场。把通电导线放在磁场中也就相当于把两个磁体放在一起，肯定会有力的作用。因为两个磁体之间是可以相吸或相斥的。
互动新授
（2）设计实验
请各小组讨论交流，设计出实验方案，并说出所选用的实验器材。
提示：
①因为是要验证通电导线在磁场中有没有受到力的作用，所以必须有一条通电的导体棒，选择器材时就应该有导体棒、电源和开关;另外还要有提供磁场的磁体。然后把通电导线放在磁场中，看它能不能受到力的作用。
互动新授
②用蹄形磁体可能更好一些，因为蹄形磁体内的磁场集中一些。而且还应该把通电导线支起来，使它可以自由滑动，这样可以更好地观察实验现象。
互动新授
（3）实验验证
金属导轨
直导体
+
-
互动新授
互动新授
可以发现，闭合开关后，通电导体在磁场中由静止开始运动，说明磁场对电流有力的作用。
思考：如何研究导体的运动方向与磁场的方向以及电流的方向是否有关？
想一想
互动新授
根据实验现象得出下面的操作方案：
①只把电源正、负极对调，改变导体棒ab中的电流方向，则导体棒ab 向与刚才相反的方向运动，即导体棒受力的方向发生改变。
②只把磁极对调一下，改变磁场方向，导体棒ab向与刚才相反的方向运动，即导体棒受力的方向也发生改变。
③把电源正、负极对调，同时对调磁极，即同时改变导体棒ab中的电流方向和磁场方向，导体棒ab的运动方向不变，即导体棒ab的受力方向不变。
互动新授
根据实验方案进行实验验证，并及时将实验结果记录在表格中。
互动新授
总结：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。
互动新授
2.磁场对通电线圈的作用
思考：如果把线圈放入磁场中它会运动吗？
下面是“直流电机演示器”，可以用来演示说明。
互动新授
如下图，将线圈放在垂直磁场位置。闭合开关，发现线圈没有转动，用手轻轻碰一下线圈，线圈开始转动。
互动新授
为什么线圈开始不动，碰一下后才开始转动呢？
因为线圈在这个位置时，线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。
互动新授
现在我们让线圈处于垂直平衡位置的位置，此时闭合开关，大家猜想它能转动吗？
提问：线圈开始转动，转过平衡位置后，开始减速，然后又回到起始位置，并反复震荡。这是为什么？
我们可以从线圈各个边的受力情况分析。
互动新授
总结：如下图，开始时线圈左侧边受力向上，右侧边受力向下，线圈转动。当转过平衡位置后，原来受力向上的边，此时受力向下，原来受力向下的边，此时受力向上，所以线圈又要回到起始位置。
互动新授
我们看到的电动机都是连续转动的，线圈只有连续转动才能很好地被我们使用，那么如何让线圈连续转动呢？
只要线圈转过平衡位置后，改变电流方向，就可以实现线圈的连续转动。
在“直流电机演示器”上安装“换向器”后，重新闭合开关，线圈连续转动起来。
互动新授
什么是转向器？
换向器的构造如图。两个铜半环E和F跟线圈两端相连，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，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。这样，无论线圈的哪个边处于靠近磁体N极的一侧，其中的电流都是沿图中箭头所示的方向，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转动下去了。实际的电动机可以通过换向器来实现改变电流方向的目的。
互动新授
二、电动机的基本构造
电动机主要由磁体、线圈、电刷、换向器四部分组成。其中能够转动的部分叫作转子，固定不动的部分叫作“定子”，在这个模型中“线圈”是“转子”，“磁体”是“定子”。
定子（磁体）
转子（线圈）
电刷（A、B）
换向器
互动新授
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。
实际的直流电动机的转子
互动新授
“电动机”是通电导体在磁场中受力这一原理最典型的应用，但我们平时用到的其他用电器也有很多用到了这个原理，例如“扬声器”——喇叭。请大家阅读教材P163的“科学世界”。
【例1】如下图所示是张鹏同学设计的实验装置图
巩固拓展
（1）当开关闭合后，线圈转动的原因是__________________________________。
（2）将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中________________的作用相同。
（3）要改变线圈转动方向，你的办法是：_________________;_______________。
（4）人们利用这一原理发明了______________________。
巩固拓展
通电导线在磁场中受到力的作用
转向器
改变电流方向
改变磁场方向
电动机
【例2】关于磁场对电流作用的相关知识，下列说法正确的是（ ）
A.通电导线在磁场中的受力方向与磁场方向无关
B.通电导线在磁场中的受力方向只与磁场方向有关
C.电动机中换向器的作用是改变线圈中的电流方向
D.要改变通电导线在磁场中的受力方向，必须同时改变电流方向和磁场方向
巩固拓展
C
课堂小结
1.磁场对通电导线有力的作用，受力方向与电流方向、磁场方向有关。
2.通电线圈在磁场中受力转动。
3.电动机的结构和工作原理，换向器的作用。

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