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(共46张PPT)
第十六章
电和磁
第3节 磁场对电流的作用 电动机
实践与练习
学习目标
温故知新
课堂练习
初步认识电动机
直流电动机的原理
生活·物理·社会
活动16.8 安装直流电动机模型
活动16.6 观察磁场对通电直导线的作用
活动16.7 观察磁场对通电线圈的作用
活动16.5 观察电动玩具中的电动机
磁场对电流的作用
1.通过实验观察，知道磁场对通电导体有力的作用。
2.通过实验观察，知道磁场能使通电线圈转动。
3.通过探究，了解直流电动机换向器的原理。
4.通过装配电动机模型，进一步了解电动机的基本构造和工作原理，认识换向器的作用。
学习目标
家庭活动：找一个电动玩具车，拆解开来，了解其结构。
要求：①弄清电动玩具车是如何通过电动机驱动轮子运动的；
②尝试了解电动机的各组成部件分别应用了哪些材料。
温故知新
1.结构：由外壳、_____、_____、轴等组成。
2.工作过程：未通电时，线圈_______；通电后，线圈在磁体中_____；去掉磁体后，给线圈通电， 线圈_______。可见，通电的线圈在磁场中_______的作用。磁场只对_____线圈产生___的作用。
磁体
线圈
不转动
转动
不转动
受到力
通电
力
一、初步认识电动机
活动
16.5
观察电动玩具中的电动机
二、磁场对电流的作用
按照图示装置，组装器材，完成实验并记录观察到的现象。
活动
16.6
观察磁场对通电直导线的作用
点击播放
a
b
步骤 磁场方向 电流方向 铝棒运动情况 铝棒受力方向
① 由下向上 a→b 向右运动 向右
② 由下向上 b→a 向左运动 向左
③ 由上向下 a→b 向左运动 向左
④ 由上向下 b→a 向右运动 向右
说明：铝棒运动(受力)方向以蹄形磁体为参照物，用“向里、向外、向上、向下”表述。
活动
16.6
观察磁场对通电直导线的作用
讨论与交流
1.实验中，为什么用“铝棒”而不用“铁棒”作为观察对象？
答案　为了保证实验中导体不受磁场的影响，应选择非磁性材料。铁棒是磁性材料，铝棒是非磁性材料，所以应选用铝棒。
2.接通电源，铝棒会发生运动，说明磁场对通电导体有___的作用，该过程中___能转化为_____能。
力
电
机械
活动
16.6
观察磁场对通电直导线的作用
3.比较步骤①②或③④观察到的现象，可以得出通电导体在磁场中受到力的方向与_____方向有关；比较步骤①③或②④观察到的现象，可以得出通电导体在磁场中受到力的方向与_____方向有关。
电流
磁场
活动
16.6
观察磁场对通电直导线的作用
步骤 磁场方向 电流方向 铝棒运动情况 铝棒受力方向
① 由下向上 a→b 向右运动 向右
② 由下向上 b→a 向左运动 向左
③ 由上向下 a→b 向左运动 向左
④ 由上向下 b→a 向右运动 向右
4.铝棒在磁场中_____(选填“会”或“不会”)被磁化，所以磁体不会对铝棒产生力的作用。铝棒通电后，它的周围产生_____，磁体与通电铝棒不接触，它们之间是通过_____产生力的作用的。
5.归纳总结：19世纪初，法国物理学家_____在实验的基础上发现：磁场对通电导体___(选填“有”或“没有”)力的作用，力的方向与____方向和_____方向有关。只改变电流(或磁场)方向，力的方向与原来方向____，同时改变电流和磁场方向，力的方向_______。
不会
磁场
磁场
安培
有
电流
磁场
相反
不改变
活动
16.6
观察磁场对通电直导线的作用
点击播放
三、直流电动机的原理
1.将漆包线绕制成如图所示的方形线圈，线圈两端各有一根引出线，将两根引出线的绝缘漆_____刮去，放在导电支架上，
通电后观察现象：_________________________
___________________。
全部
最后静止在竖直位置
(一)通电线圈在磁场中的运动情况
活动
16.7
观察磁场对通电线圈的作用
线圈沿竖直方向来回摆动，
图甲中电流方向是a→b→c→d，已知cd段导线受到的磁场力方向竖直向下。图甲中ab、cd段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿______(选填“顺时针”或“逆时针”)方向转动；
顺时针
活动
16.7
观察磁场对通电线圈的作用
观察下列过程，分析线圈为什么不能持续转动。
甲
当线圈转到乙图的位置时，线圈平面与磁感线方向垂直，电流方向不变，此时ab、cd段导线分别受到的磁场力 (选填“促进线圈沿原方向转动”、“阻碍线圈转动”、“大小相等方向相同”或“大小相等方向相反”)；
大小相等方向相反
活动
16.7
观察磁场对通电线圈的作用
甲
乙
线圈从甲图转到乙图时，由于 ，会继续转动到如图丙，此刻ab、cd段导线受到的磁场力 。
(选填“使线圈原方向转动，实现持续转动”、“使线圈反方向转动，最后静止在乙图位置”、“使线圈反方向转动，最后静止在甲图位置”)。
使线圈反方向转动，最后静止在乙图位置
惯性
活动
16.7
观察磁场对通电线圈的作用
甲
乙
丙
2.阅读教材，你觉得通电线圈如何能在磁场中持续转动？
答案　要让线圈绕轴线持续地转动，应该在线圈刚转过平衡位置时，立即改变其中的电流方向。
活动
16.7
观察磁场对通电线圈的作用
乙
(二)换向器
1.构造：_________________。
2.作用：______________________________________________。
由两个铜半环构成
能自动改变线圈中的电流方向 ，使线圈能连续转动
三、直流电动机的原理
3.工作过程
如图甲所示，通电线圈受到磁场力的作用，开始_______(选填“顺时针”或“逆时针”)转动；图乙，线圈刚转到_________时，____(选填“无”或“仍有”)电流通过，它依靠_____继续转动；图丙，线圈越过平衡位置后，电流方向发生_____，线圈在磁场力的作用下继续_______转动。
顺时针
平衡位置
无
惯性
改变
顺时针
三、直流电动机的原理
甲
乙
丙
点击播放
当线圈刚刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
换向器的作用
三、直流电动机的原理
甲
乙
丙
4.直流电动机工作原理：根据_________________________的原理制成的。
通电线圈在磁场中受力转动
三、直流电动机的原理
(三)安装直流电动机模型
1.对照图示，了解直流电动机模型的主要部件。按照_________、_____
_____的顺序安装电动机模型。
从下到上
从内
向外
三、直流电动机的原理
活动
16.8
安装直流电动机模型
2.将电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来。检查无误后闭合开关，观察电动机的转动情况(包括转向和转速)。
3.对调电源的正、负极，改变通过线圈的_____方向，
线圈转动方向_________。
4.将蹄形磁体两个磁极对调，改变线圈所在处的
_____方向，线圈的转动方向_________。
电流
发生改变
磁场
发生改变
5.移动_________________，改变通过线圈的电流大小，线圈转动的速度随着电流的增大而_____。
滑动变阻器的滑片
增大
活动
16.8
安装直流电动机模型
点击播放
6.归纳总结：通过实验发现，直流电动机的转动方向与_________、 _________有关，电动机的转速与_________和_________有关。
电流方向
磁场方向
电流大小
磁场强弱
活动
16.8
安装直流电动机模型
按要求连接电路，检查无误后，闭合开关，发现电动机不能正常转动可能有哪些原因？应当如何处理？
线圈初始位置处于平衡位置：用手轻轻拨动线圈；
电刷与换向器压得太紧：适当减小电刷与换向器间接触的压力；
电刷与换向器之间压得太松，导致接触不良：调节电刷使之与换向器接触良好；
电源电压太低：增大电源电压或换新电池；
蹄形磁体的磁性太弱：换用磁性较强的蹄形磁体。
活动
16.8
安装直流电动机模型
交流与讨论
认真学习“用电力驱动的交通工具”，完成以下问题。
四、生活·物理·社会
1.列举生活中由电动机提供动力的交通工具：_______________________
_________等。
2.与传统的燃油车作比较，电动交通工具具有_______________________
_______________________等特点，另外在操控方面具有启动快、制动灵敏等特点。
3.电动汽车___________是决定汽车续航能力的关键因素之一。目前，我国在此方面的水平居世界前列。
电动自行车、电动汽车、
高速列车
无有害气体排放、散热少、
噪声小、能源利用效率高
电源的容量
4.2023年3月31日，由我国自主研制的高温超导电动悬浮全要素试验系统，首次悬浮运行成功，这标志着我国在高温超导电动悬浮领域实现重要技术突破。下列有关说法中正确的有____________：
①磁悬浮列车的电磁铁是利用电流的磁效应工作的；
②行驶的磁悬浮列车是通过使接触面彼此分离减小摩擦的；
③磁悬浮列车是利用磁极间相互作用的原理设计的；
④超导材料可利用在磁悬浮列车上，可以减少能量损耗，提高列车效率；
⑤磁悬浮列车高速行驶时，列车周围的空气压强增大；
⑥磁悬浮列车运行时能够与轨道脱离接触，使列车悬浮行驶。
①②③④⑥
四、生活·物理·社会
拓展：自制电动机
1.直导线中电流的方向向右时，它在磁场中的受力情况如图(a)所示。
假设直导线中电流的方向变成向左，请在图(b)中画出直导线的受力方向。
(a)
(b)
F
实践与练习
2.如图所示，一个不能打开的盒子外面露出一段细长的导线。试设计两种不同的实验方法，在不损坏导线的情况下，判断导线中是否有电流，并完成下表。
所用的器材 主要实验步骤及判断导线中
是否有电流的方法
小磁针 将导线平行放在小磁针上方，
小磁针偏转则有电流
铁钉、大头针 导线绕在铁钉上，
能吸引大头针则有电流
实践与练习
3.动圈式扬声器的结构如图所示，连接着锥形纸盆的音频线圈套在铁芯上。试分析扬声器的发声原理，并说明此过程中能量是怎样转化的。
原理：通电线圈在磁场中受力振动，带动纸盆发声。
能量转化：电能→机械能→声能。
某一瞬间的电流方向
铁芯
环形磁体
实践与练习
4.如图所示是一个较简单的直流电动机模型，怎样才能使它连续转动 试一试，按图示的方法把线圈两端导线上的漆刮去，通电后，线圈将怎样运动
做法：线圈一端绝缘漆全部刮去，另一端刮半周。
运动：通电后来回摆动，最终持续转动。
实践与练习
A
B
C
D
1.如图所示是通电导体在磁场中的受力情况，图中圆圈表示通电导体的横截面。圆圈中的“×”和“ ”分别表示导体中电流垂直于纸面向里和向外的方向。请根据图中所表示的磁场方向、电流方向和导体受力方向三者的关系，判断出选项中有关三者方向表示正确的是
√
2
1
3
4
5
课堂练习
解析　A图中磁场的方向发生了变化，其他条件不变，则受力方向改变，向右，故A错误；B图中磁场方向发生了改变，但电流方向不变，受力方向改变，向右，故B正确；C图中磁场方向和电流方向都发生了变化，则受力方向不变，向左，故C错误；D图中电流方向发生了改变，磁场方向不变，则受力方向改变，向右，故D错误。
A
B
C
D
2.在直流电动机结构中，换向器的作用是
A.改变磁感线的方向
B.改变线圈的转动方向
C.改变线圈中的电流方向
D.使线圈中的电流方向和转动方向同时改变
√
2
1
3
4
5
课堂练习
3.如图所示的磁悬浮列车，它是利用电流的___效应使得列车悬浮于轨道上，采用了______________的办法减小了摩擦，使得列车可以高速行驶。磁悬浮列车上的电磁铁通过的电流很大，为了防止电流产生的热量烧坏电磁铁的线圈，所以列车上的电磁铁线圈选用的是超低温条件下的____
___(选填“半导体”或“超导体”)材料，就可以很好地解决这一难题。
磁
使接触面分离
体
超导
2
1
3
4
5
课堂练习
4.请结合图甲、乙回答下列有关电动机工作过程的问题。
(1)电动机的工作原理是磁场对_________有力的作用。图甲中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是_____________。
通电线圈
电流方向不同
2
1
3
4-1
5
课堂练习
解析　电动机的工作原理是磁场对通电导体有力的作用。图甲中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，原因是两边电流方向相反。
(2)图乙中线圈所在的位置___(选填“是”或“不是”)平衡位置，图中A、B组成的装置叫_______，它的作用是在线圈_______(选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。电动机工作时是把电能转化为_______。
是
换向器
刚转过
机械能
2
1
3
4-2
5
课堂练习
解析　图乙中，线圈平面与磁感线垂直，这个位置叫作平衡位置(因为此时两边受力大小相等、方向相反且在同一直线上，合力为零)。图中A、B组成的部件叫作换向器。它的作用是在线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。电动机工作时把电能转化为机械能。
5.(2025·泰州月考)利用图甲所示的装置“观察磁场对通电直导线的作用”。
(1)应在M、N之间接入_____(选填“小量程电流表”“电源”或“灯泡”)，装置中的导体棒应选用轻质的_____(选填“铁棒”或“铝棒”)；
电源
铝棒
2
1
3
4
5-1
课堂练习
(2)如图乙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体N极水平指向S极。通电后若cd段导线受磁场力的方向为竖直向下，则ab段导线所受磁场力的方向是_________，理由是：磁场方向相同，_____方向相反。这两个力_____(选填“是”或“不是”)一对平衡力。
竖直向上
电流
不是
2
1
3
4
5-2
课堂练习
(3)如图丙，小明自制了一个电动机，为了使线圈持续转动，下图中四种不同方式刮漆(标黑色部分表示未刮漆)，通电后线圈能持续转动的是___图；这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会_________________(选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”)。
D
切断线圈中的电流
2
1
3
4
5-3
课堂练习
谢谢

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