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(共18张PPT)
第二十章 电和磁
第5节 跨学科实践：
制 作 简 易 直 流 电 动 机
素养目标
2.运用科学思维分析影响电动机转动速度的因素，通过实验探究换向器实现直流电动机连续转动的原理，并进行优化设计。
1.知道电动机的基本构造，理解磁场对通电导线的作用规律，解释换向器在电动机中的作用，能确保线圈持续转动的原因。
3.通过动手制作简易直流电动机，培养观察、调试、改进实验的能力。
4.认识电动机在生活和科技中的广泛应用，理解其对社会发展的重要意义；通过展示交流自制电动机，培养合作精神、创新意识和对物理现象的好奇心。
回顾旧知，引入新课
1. 直流电动机的工作原理
通电线圈在磁场中受力转动。
2. 直流电动的构造
电动机主要由线圈和磁体两部分组成。
3. 直流电动机为什么能连续转动？
通电线圈刚过平衡位置，换
向器自动改变线圈中的电流方向。通电线圈在磁场力的作用下继续转动。
项目提出
生活中有许多地方会用到直流电动机，例如很多玩具电动车就是用直流电动机来驱动的。
电动机俗称“马达”，它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。生活中有许多地方会用到电动机......
利用前面学习过的知识，你能制作一台简易的直流电动机吗？
项目分析
我们知道，电动机主要由线圈和磁体组成，要制作直流电动机，我们需要考虑哪一些问题呢？
1.电动机的材料选取
①制作线圈材料
a. 导线应具有良好的导电性和绝缘性；
b. 漆包铜线是绕制电动机线圈的理想材料。
不选择普通的导线原因可能是没有绝缘层包裹，绕制线圈时铜线之间相互连通，相当于两条并联的支路，通电时电流方向相同，在相同
为什么不选择随手可得的普通导线呢？
的磁场中受力方向也相同，无法转动。
②磁体材料
选择永磁体作为提供磁场的磁体，为了使电动机的效果更好，应选择磁性较强的磁体。
③电源
为了安全和方便，可选择常见干电池（1.5V~2V）。
2.电动机的结构设计
①哪部分作为转子？哪部分作为定子？
线圈作为转子，磁体作为定子。
②线圈绕制的匝数多少为宜？
线圈的匝数是根据所需的电压、电流和功率来确定的。一般来说，线圈缠
绕10~20圈即可。
匝数太多，可能会导致电阻偏大，电流偏小，空载转速较低，也可能使线圈发热过多；圈数太少，电路中电阻会很小，会使电路中的电流过大造成短路。
为什么线圈的匝数不能太多也不能太少？
3.如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
①线圈能持续转动的关键在于及时改变线圈中的电流方向。
②通过使用换向器，在线圈转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使其能够持续转动。
在实际制作中如果没有换向器又该如何改变线圈中的电流方向？
③通电线圈越过平衡位置后，受到的力使线圈反向转动，此时可以把反向
力去掉，线圈就可以靠惯性继续转动下去。
即：在线圈越过了平衡位置后停止对线圈供电，转动半周后
再继续供电，线圈就可以持续转下去了。为此，可将线圈一端的引线用小刀全部刮去漆皮，另一端只刮半周，从而保证给线圈适时供电或停电。
项目实施
1.设计制作方案
设计制作简易直流电
动机方案，大致画出
设计图。
2.制作步骤
①制作线圈：
取一段漆包铜线，绕成约3cm×2
cm的矩形线圈，缠绕约20圈作为转子。从线圈的两端各拉出约2cm的漆包线作为转轴。用小刀刮去线圈两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。
②制作支架：
用回形针或硬金属丝做两个支架，固定在硬纸板或电池盒上，支架顶部能支撑柱线圈的两端，同时允许线圈自由转动。
③设计磁场：
将一块强磁体固定在支架下方，确保线圈在磁体的正上方并能穿过磁场中心。（磁体不能阻挡线圈转动）。
④组装电动机：
　　把线圈放在支架上，两个支架分别与电池的两极相连，给线圈通电并用手轻轻推动一下，线圈就会不停地转动。
3.通电测试
闭合开关，调试自己制作的简易电动机。注意线圈两端的引线要尽量在同一直线上，避免转动时出现明显跳动，导致断开连接，若线路闭合后线圈依旧不动，可能是线圈刚好处于平衡位置或者引线有漆皮的半周接触支架，此时可以用手轻轻推动一下。
展示交流
1. 请大家展示自己制作的简易直流电动机，介绍制作过程、制作过程中遇到的问题和解决方法。
遇到的问题可能是：
①线圈不转动，可能是刮漆不彻底，磁极方向与线圈平面垂直；
②线圈转动不连续，可能是惯性不足，支架摩擦过大；
③转速过慢，电池电压太低，磁体的磁性太弱；
④安全问题，用小刀时要格外注意，用电池不要短路。
2. 观察哪个电动机转动得更快。它们可以带动其他装置旋转吗？
3. 为什么有的小组制作的电动机模型不转动，分析原因可能有哪些？失败原因是什么？
电池电量低
摩擦力太大
线圈匝数太多，自身重力大
线圈与磁体之间距离太大
线圈与支架接触不良
磁体的磁性太弱
电池在电路中短路
……
课堂总结
制作简易直流电动机
展示交流
项目实施
项目分析
项目提出
制作一台简易的直流电动机
电动机的材料选取
电动机的结构设计
如何保证通电线圈能在磁场中持续转动？
设计制作方案
按照制作步骤制作
通电测试
下 课
Thanks!
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