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第十八章 磁及其相互作用
第3节 磁场对通电导线的作用
1.知道磁场对通电导线的作用，及其影响因素。
2.知道电动机的结构及其工作原理。
想一想
在如图所示的用电器中，它们内部都有一个重要的部件——电动机。你知道电动机为什么会转动吗？
条形磁体对小磁针
有力的作用
通电导线周围有磁场
我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。
通电导线周围有磁场。那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
磁场
知识点一、通电导线在磁场中的受力情况
（1）提出问题
通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？
（2）猜想与假设
通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。
1. 探究通电导线在磁场中的受力情况
实验过程 实验现象 实验分析
直导线ab
向左运动
直导线ab运动，说明直导线ab通电后在磁场中受到力的作用.
（3）设计并进行实验
把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察它的运动.
1
实验过程 实验现象 实验分析
直导线ab
不运动
与实验①的现象对比，说明磁场对通电导线有力的作用.
直导线ab
向右运动
改变电流方向，直导线ab运动方向改变，说明直导线ab受力方向与电流方向有关.
在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察现象.
2
保持N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察现象.
3
实验过程 实验现象 实验分析
保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象.
直导线ab
向右运动
改变磁感线方向，直导线ab的运动方向改变，说明直导线ab受力方向与磁感线方向有关.
直导线ab
向左运动
同时改变电流方向和磁感线方向，直导线运动方向不变，说明当电流方向与磁感线方向同时改变时，直导线ab受力方向不变.
4
在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象.
5
实验① 实验③ 实验④
【分析论证】
在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。
由实验③可知：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。
由实验④可知：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。
【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。
注：当电流的方向或者磁感线（磁场）的方向有一个变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向和磁感线（磁场）的方向同时变得相反时，通电导线受力的方向不变。
实验视频：磁场对通电导体的作用
通电导线在磁场中会受到力的作用。这一物理学原理在生活、生产、科技中的应用非常广泛，扬声器就是利用了这一原理制作而成。扬声器俗称喇叭，是一种将电信号转换成为声音的器件。动圈式扬声器主要由线圈、永久磁体、锥形纸盆等构成。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。
2. “通电导线在磁场中会受到力的作用”的应用
（1）扬声器
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。我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰——福建舰，采用了先进的电磁弹射技术，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。
（2）电磁弹射技术
定子（磁体）
换向器
1.转子：能够转动的部分。
2.定子：固定不动的部分。
3.换向器
(1) 两个铜制的彼此绝缘的半环E、F.
(2)换向器的作用：当线圈每转到平衡
位置时，自动改变线圈中电流方向，
从而实现了线圈的持续转动。
转子（线圈）
电刷（A、B）
4.直流电动机：
利用直流电源供电的电动机叫做直流电动机
知识点二、直流电动机是如何工作的
5.直流电动机的工作过程：
通电线圈在磁场中两边受力，发生顺时针转动。
线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置
线圈越过平衡位置后，利用换向器改变电流的方向，受力方向改变。仍然顺时针转动。
利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向。
观看视频：换向器与电动机的工作过程
通电线圈在磁场中受力而转动。
6.电动机的原理：
8.电动机的优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，
而且对环境污染很小。
7.能量转化：把电能转化为机械能
电动机是很多家电的核心部件
9.实际的电动机：
实际的电动机有多个线圈，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
定子
转子
磁场对通电导线的作用
通电导体在磁场
中的受力情况
施力物体：磁场
受力物体：通电导体
影响力的方向的因素
电流方向
直流电动机是如何工作的
实质：电能转化为机械能
换向器：结构与作用
工作原理
磁场方向
1. 没有利用磁场对通电导体有力的作用的原理来工作的是（　B）
A. 动圈式扬声器
B. 电磁继电器
C. 实验室常用的电流表
D. 电动赛车
B
2. 闭合图中的开关，通电导体PQ从静止向右运动。小明断开开关进行操作，最后再闭合开关，发现PQ向左运动。小明的操作可能是（　D）
A. 仅把PQ前后互换 B. 仅把磁体左右互换
C. 仅把开关的接线反接 D. 仅调换电源两极
D
3. 如图所示，线圈abcd位于磁场中，当开关接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；此时，cd段导线受磁场力（ 　B）
A. 方向向上
B. 方向向下
C. 为零，因为线圈处于水平位置
D. 为零，因为ab段导线向上转动
B
4. 我国福建舰航母舰载机在起飞时采用自行研制的电磁弹射技术，成为世界上第二个掌握该项技术的国家。如图，电磁弹射器的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车的导体有电流通过时，可获得强大的推力带动飞机起飞。关于此过程下列说法错误的是（　C）
C
A. 弹射车通电后产生磁场，这利用了电流的磁效应
B. 可以通过改变输入弹射车电流的大小改变其受到推力的大小
C. 弹射车工作过程中将机械能转化为电能
D. 电磁弹射的原理与电动机的原理相同
5. 在安装直流电动机模型的实验中，接好电路，合上开关后，发现电动机不转，若轻推一下线圈，电动机马上就转起来，刚开始不转的原因可能是（　　）
A. 磁铁的磁性不强
B. 通过线圈的电流太小了
C. 电动机线圈平面恰好处在平衡位置
D. 电刷与换向器之间的摩擦太大了
C

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