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1.知道磁场对通电导体有力的作用.
2.知道磁场能使通电线圈转动.
3.了解直流电动机的换向器的原理.
4.通过安装直流电动机模型的活动，进一步理解磁场对通
电线圈的作用.
5.在独立操作中，进一步了解电动机的基本构造和工作原
理，加深对换向器作用的理解.
1.探究：磁场对通电直导线的作用
实验 目的 探究磁场对通电直导线（铝棒）的作用.
实验 器材 电源、导线、铝棒（导电性好，质量小，实验现象较明显）、蹄形磁体、滑动变阻器、开关、铁架台等.
实验 方法 控制变量法
实验 过程
实验一
实验二
实验 过程
实验三
实验四
实验 现象
实验 分析 （1）由实验一可知：当开关断开时，铝棒不运动；当开关闭合时，铝棒运动起来，说明通电铝棒在磁场中受到力的作用.
（2）比较实验一和实验二发现：铝棒中的电流方向改变时，铝棒的运动方向改变，说明通电铝棒在磁场中的受力方向与电流方向有关.
实验 分析 （3）比较实验一和实验三发现：当铝棒所在的磁场方向改变时，铝棒的运动方向改变，说明通电铝棒在磁场中的受力方向与磁场方向有关.
（4）比较实验一和实验四发现：当铝棒所在的磁场方向和铝棒中的电流方向同时改变时，铝棒的运动方向不变.
实验 结论 磁场对通电直导线有力的作用（此过程将电能转化为机械能），力的方向与电流方向和磁场方向有关.
书本实验中讨论了直导线通电前后的运动状态，探究的
是磁场对通电直导线有力的作用；然后分别改变磁场方
向和电流方向，探究影响磁场对通电直导线的力的作用
的方向的因素.但是该实验并没有探究影响磁场对通电直
导线作用力的大小的因素.
将磁体换成串联有滑动变阻器的电磁铁，通
过改变电流的大小来改变电磁铁磁性的强弱；在通电直
导线电路中串联一个滑动变阻器改变电流的大小，如图
所示.中考中可能会考查对该实验的改进方案.
可以改变磁体磁性的强弱和通电直导线中电
流的大小，从而探究磁场对通电直导线力的作用的大小
与磁性强弱和电流大小的关系.
2.正确理解磁场对通电直导线的作用
说明
对“作用” 的理解 磁场对通电导线的作用是“力”，而不是运动.
也就是说，通电导线在磁场中会受到磁场力
的作用，但不一定会运动.
说明
影响力的 方向的 因素 在上述实验中，如果要改变通电导线的受力
方向，可以通过改变电流的方向或磁场的方
向来实现；若同时改变电流的方向和磁场的
方向，通电导线的受力方向将保持不变.
影响力的 大小的 因素 通过导线的电流越大，导线所在的磁场越
强，通电导线受到的磁场力越大.
说明
不受力 情形 当通电导线中电流的方向与磁场的方向平行
时，通电导线不受磁场力的作用.
3.磁场对通电导线的作用的实质
（1）磁体周围有磁场，把一个磁体跟另一个磁体接近时，
它们之间会产生力的作用，这种力实际上是通过磁体周
围的磁场来实现的.
（2）由于电流的磁效应，通电导线周围也存在着磁场，
把一个磁体和通电导线接近时，也会发生相互作用，这
种相互作用也是通过磁场发生的.
1.左手定则：如图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手
指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心进
入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是
通电导线在磁场中所受磁场力的方向.
左手定则
2.左手定则与安培定则的区分：“左手定则”可用来判断通
电导线在磁场中所受磁场力的方向，而“安培定则”用来判
断电流产生的磁场的方向.
典例1 在探究“磁场对通电导线的作用”活动中，如图甲所
示，实验中小谦同学把铝棒 放在磁场里，接通电源，让
电流通过铝棒，观察到铝棒 向左运动，如图乙所示.
（1）小谦同学先对调磁极的位置，闭合开关，观察到铝
棒 稳定时如图丙所示，由此可知通电导线在磁场中受
力的方向与______方向有关.
磁场
（2）如果把电源的正、负极对调后接入电路，观察到铝
棒 稳定时如图丁所示，由此可知通电导线在磁场中受
力的方向与______方向有关.
电流
（3）如果把电源的正、负极对调，同时把蹄形磁体的上
下磁极也调换一下，则会观察到铝棒 稳定时偏____
（选填“左”或“右”）.
左
[解析] 如果把电源的正、负极对调，同时把蹄形磁体的上
下磁极也调换一下，则铝棒的运动方向不变，即向左运动.
1.探究：磁场对通电线圈的作用
提出 问题 通电导线在磁场中会受到力的作用，那么通电
线圈在磁场中受力时，会发生转动吗？
设计并 进行 实验
. .
. .
设计并 进行 实验
设计并 进行 实验
实验 结论 通电线圈能在磁场中转动，但不能连续转动
下去.
分析与 论证
分析与 论证
2.换向器
（1）换向器的结构及作用
①组成：两个铜制半圆环和 组成换向器，它们从中间
断开，彼此绝缘且跟电刷和 接触，与电源和线圈组成
闭合回路，如图所示.
②作用：当通电线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线
圈中的电流方向，使线圈持续转动下去.
（2）对换向器作用的理解
当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直的位置
（即平衡位置）时，两电刷刚好接触两半圆环间的绝缘
部分，此时无电流，线圈不受力的作用.但线圈由于惯性，
还能继续转动，从而越过平衡位置.当线圈越过平衡位置
以后，两半圆环相互交换接触的电刷，线圈中的电流方
向也随之改变，则线圈的受力方向也改变了，从而使线
圈能持续转动下去.
3.直流电动机的结构及工作原理
直流 电动 机的 组成 直流电动机主要由磁体、线圈、换向器、电刷等
组成.在电动机里，把能够转动的线圈叫作转子，
固定不动的磁体叫作定子.电动机工作时，转子在
定子中飞快转动.
直流 电动 机的 工作 原理
直流 电动 机的 工作 原理
说明 （1）原理：根据通电线圈在磁场中受力转动的现
象制成的.
（2）换向器的作用：当通电线圈刚转过平衡位置
时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续
转动下去.
（3）线圈每转动一周，线圈中的电流方向改变
两次.
说明 （4）能量转化：电动机正常工作时，将电能转化
为机械能和内能.
（5）优点：电动机的构造简单、控制方便、体积
小、效率高且对环境的污染小.因此，电动机被广
泛应用在日常生活和生产中.
4.直流电动机的应用
大型直流电动机常用于电力机车、电动公交车、货运电
瓶车、轧钢机和起重机等方面.小型直流电动机常用于电
动玩具、录音机等方面.
典例2 在做“让线圈转起来”的实
验中，将线圈一端引线的漆皮全
部刮掉，另一端只刮半周，其作
用与直流电动机中的________作
用相似．采用“刮漆”的办法
_______（选填“能”或“不能”）
改变线圈中的电流方向．
换向器
不能
[解析] 将线圈一端引线的漆皮全部刮掉，另一端只刮半周，
这样线圈在半周内受到磁场力的作用，另半周内利用惯性
转动，实际上没有改变线圈中电流的方向.而真正的直流电
动机工作时，线圈持续转动下去是通过换向器在线圈刚越
过平衡位置时及时改变线圈中的电流方向实现的，即改变
线圈所受力的方向，使线圈持续地转动下去．
1.直流电动机模型的安装
电动机 模型的 主要 部件 蹄形磁体、弧形铁片、线圈、转轴、支架、换
向器、电刷、底座、导线等.
_________________________________________
安装 步骤 （1）把线圈固定在转轴上；（2）将支架固定
在底座上，然后将转轴安装在支架上，并保证
线圈连同转轴能够很好地转动；（3）用螺钉把
电刷（铜片）固定在底座上，同时使电刷与转
轴上的换向器（两个半圆铜环）接触
安装 步骤 （注意：既要使电刷与半圆铜环接触良好，又
要尽可能减小摩擦，以保证转轴能正常转
动）；（4）从固定电刷的两个螺钉上引出两根
导线；（5）分别把两个弧形铁片的一端用螺钉
固定在底座上，另一端用磁体夹住.
安装时 的注意 事项 （1）要按照由内向外、由下向上的顺序安装，
避免安装错误；（2）闭合开关时线圈不要处于
平衡位置.
2.闭合开关后，电动机线圈不转动的原因及处理方法
电路故障 磁场 故障 机械故障 特殊位置
故障 原因 （1）存在断路现象，如换向器与电刷接触不良等； 无磁性或磁性太弱. （1）电刷与换向器卡得太紧，导致摩擦力大； （1）线圈恰好处于平衡置；
电路故障 磁场 故障 机械故障 特殊位置
故障 原因 （2）电路中的电流太弱. 无磁性或磁性太弱. （2）转轴与支架间的摩擦力过大； （3）线圈变形导致摩擦力过大. （2）线圈中没有电流，不受磁场力的作用.
电路 故障 磁场 故障 机械故障 特殊位置
处理 方法 （1）查找断路原因，使断路部分 接触良好； 换用磁性更强的磁体. （1）使电刷与换向器接触良好、松紧适当； 轻轻拨一下线圈使线圈转过一定角度，使线圈中有电流，受到磁场力的作用.
电路 故障 磁场 故障 机械故障 特殊位置
处理 方法 （2）换用电压更大的电源. 换用磁性更强的磁体. （2）可在适当位置涂抹润滑油； （3）更换线圈. 轻轻拨一下线圈使线圈转过一定角度，使线圈中有电流，受到磁场力的作用.
3.探究改变直流电动机转动方向的方法
提出 问题 如何改变电动机的转向？
设计并进行实验
设计并进行实验 （1）将已组装好的小电动机、电源、开关等元件串联起来，如图所示，闭合开关，观察电动机线圈的转动方向；
（2）将电源的两极对调（改变电流方向），闭合开关，观察电动机线圈的转动方向；
设计并进行实验 （3）保持电流方向不变，将蹄形磁体的两个磁极对调（改变磁场方向），闭合开关，观察电动机线圈的转动方向；
（4）将电源两极、磁体两极同时对调，闭合开关，观察电动机线圈的转动方向.
实验 现象
实验 结论 （1）改变直流电动机转动方向的方法是只改变电
流方向或只改变磁场方向；
（2）若电流方向和磁场方向同时改变，则电动机
的转动方向不变.
典例3 [如皋模拟] 如图为某电动机的原理图， 、
为螺线管，为电动机的线圈， 为转轴.闭合开
关，从 点沿转轴观察，线圈顺时针转动，则( )
A.螺线管端为极，端为 极
B.螺线管端为极，端为 极
C.若将电源的正负极对调，从 点沿转轴观察，线圈仍顺
时针转动
D.若将电源的正负极对调，从 点沿转轴观察，线圈将逆
时针转动
√
[解析] A、 由题图知电流从螺线管的左端流入、右
端流出，据安培定则可知，通电螺线管的端为 极、
端为极，通电螺线管的端为极、端为 极；
、 若只将电源的正负极对调，则线圈中的电流
方向发生改变，两个螺线管的磁极的方向也发生改变，
即线圈所处磁场方向改变，则线圈受到的磁场力的方向
不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同，即顺
时针转动.
4.影响直流电动机转速的因素
猜想与 假设 电动机的转速可能与电流的大小、磁场的强弱有关.
设计 实验
设计 实验 （1）按如图所示连接好电路，闭合开关，观察电
动机的转速；
（2）保持滑动变阻器的滑片位置不变，换用磁性
较弱的磁体，闭合开关，观察电动机转速的变化；
（3）保持滑动变阻器的滑片位置不变，换用磁性
较强的磁体，闭合开关，观察电动机转速的变化；
设计 实验 （4）磁体不变，调节滑动变阻器的滑片，使滑动
变阻器接入电路中的电阻变小，电路中的电流变
大，观察电动机转速的变化；
（5）磁体不变，调节滑动变阻器的滑片，使滑动
变阻器接入电路中的电阻变大，电路中的电流变
小，观察电动机转速的变化.
实验 现象 （1）当磁场增强时，电动机的转速变大；当磁场减弱时，电动机的转速变小.
（2）当线圈中的电流变大时，电动机的转速变
大；当线圈中的电流变小时，电动机的转速变小.
实验 结论 直流电动机的转速与电流的大小和磁场的强弱
有关.
典例4 [盐城模拟] 如图所示为“装配直流电动机模
型”实验的电路图.实验时，闭合开关 ，线圈转动，再将
滑动变阻器滑片 向右移动，电动机转速将变____；若开
关 闭合后线圈不转，则他应该检查：
①______________________________________________；
②__________________________.
小
是否是滑动变阻器连入电阻太大、电路中电流太小
电动机线圈是否在平衡位置
[解析] 实验时，闭合开关 ，线圈转动，再将滑动变阻器
滑片 向右移动，电路电流变小，即通过电动机线圈的电
流变小，在磁场强弱相同时，电流越小，线圈受到的磁
场力越小，电动机转速越慢.电动机不转可能有以下几个
方面的原因：①滑动变阻器连入电阻太大、电路中电流
太小；②电动机线圈在平衡位置；③接触不良.
（答出任意两条即可）

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