17.2　探究電動機轉動的原理

17.2探究電動機轉動的原理圖1721一探究磁場對電流的作用實驗器材：電源、開關、導線、金屬軌道、金屬棒、蹄形磁體、滑動變阻器。實驗步驟：圖1722(1)閉合開關，就有電流通過這根金屬棒，電流的方向是從B到A，這時會看到金屬棒AB向右運動。(2)保持磁體的N極和S極位置不變，讓通過金屬棒AB的電流方向與原來相反，觀察金屬棒AB的運動方向。(3)保持金屬棒AB中的電流方向與(1)中的電流方向相同，把磁體的兩個磁極對調，使磁場的方向與(1)中相反，觀察金屬棒AB的運動方向。(4)同時改變電流方向和磁場方向，觀察金屬棒AB的運動情況。(5)斷開開關，使磁場方向分別由上向下、由下向上，觀察金屬棒AB的運動情況。記錄數據：電流方向BAABBAAB無無磁場方向由上向下由上向下由下向上由下向上由上向下由下向上金屬棒AB的運動情況向右移動向左移動向左移動向右移動不動不動實驗結論：通電導體在磁場中會受到_，力的方向跟導體中_和_都有關系，當磁場方向和電流方向都與原來相反時，力的方向_。評估交流：要合理地控制變量。磁場對電流產生力的作用，力的方向跟電流方向和磁場方向都有關，這是一個因素跟多個因素之間的關系，所以要探究這類問題，必須用到控制變量法。二磁場對通電線圈的作用通電線圈在磁場中_轉動，但_在磁場中持續(xù)轉動下去。三換向器1作用每當線圈剛越過_時，它能自動改變線圈中的_，使線圈持續(xù)轉動下去。2構造換向器由兩個彼此絕緣的_組成。四電動機1電動機的工作原理電動機是利用通電線圈在磁場中_的原理工作的。2直流電動機的主要結構直流電動機主要由_、_、電刷和_等組成。3能量轉換_能轉化成_能。類型一磁場對電流的作用例1 如圖1723所示是檢驗磁場對通電導體作用力的實驗裝置，當導體ab中有某方向電流通過時，它受到磁場的作用力方向向上。圖1723 (1)如果僅將兩磁極對調位置，導體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。(2)如果磁極位置不變，僅改變ab中的電流方向，導體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。(3)如果同時對調磁極位置和改變電流方向，導體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。方法指導 一變則變，全變不變：磁場對通電導體有力的作用，力的方向與電流的方向和磁場的方向有關。當電流的方向和磁場的方向有一個發(fā)生改變時，導體受力的方向就會發(fā)生改變；當電流的方向和磁場的方向全都發(fā)生改變時，導體受力的方向不改變。類型二電動機的工作原理例2 某同學進行了電動機的相關實驗(如圖1724所示)，該電動機轉動的原理是_。如果要增大電動機線圈的轉速，下列措施不可行的是_。圖1724A向右移動滑動變阻器的滑片PB換用磁性更強的磁體C增加電池的節(jié)數D將磁體N、S極對調方法指導 一增則增，全增更增：電動機轉動的原因是通電線圈在磁場中受到力的作用，轉動的快慢與電流的大小和磁場的強弱有關。當磁場的強弱不變，電流增大時，線圈的轉速增大；當電流的大小不變，磁場的強度增強時，線圈的轉速也會增大；當電流的大小和磁場的強度都增大時，線圈的轉速變得更大。類型三換向器的作用例3 如圖1725所示的裝置，線圈abcd轉動過程中經過甲、乙位置。圖1725(1)圖甲中ab段導線的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)，圖乙中ab段導線的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)。(2)圖甲中ab段導線所受磁場力F的方向豎直向上，請標出圖乙中ab段導線所受磁場力的方向。(3)本裝置是采用的_方法使線圈連續(xù)轉動下去。(4)裝置斷電后，線圈并不會立即停止轉動，這是由于線圈具有_要保持原來的運動狀態(tài)。易錯警示換向器的作用課堂反饋(七)探究電動機轉動的原理1.電動機是根據_基本原理制成的，它的轉動方向與_和_有關，而它的轉動速度與_和_有關。2如圖71所示，使線圈位于兩磁極間。圖71(1)通電后，圖甲中ab段導線的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)。圖甲中ab段導線受磁場力的方向向上，用箭頭標示出圖丙中ab段導線所受磁場力的方向。(2)線圈轉過圖乙所示位置，用_的辦法可使線圈靠磁場力繼續(xù)順時針轉動至少半圈。(3)圖乙中的線圈通電快速轉動時，由于線圈本身有電阻。此過程將電能轉化為_能和_能。圖723如圖72所示是直流電動機的示意圖，其中3和4是電刷，那么1和2的名稱是_，它由兩個彼此_的金屬半圓環(huán)構成，它的作用是當線圈剛轉過平衡位置時，自動改變_，使線圈能不停地轉動下去；當線圈剛好轉到平衡位置時，兩個電刷跟兩個金屬半圓環(huán)的絕緣部分相接觸，線圈中無電流流過，所以此時線圈不受力的作用，但線圈由于_會繼續(xù)轉動，從而越過平衡位置。詳解詳析【新知梳理】一、力的作用電流方向磁場方向不變二、受力不能三、1.平衡位置電流方向2.金屬半圓環(huán)四、1.受力轉動2.磁體線圈換向器3電機械【應用示例】例1(1)向下(2)向下(3)向上解析 通電導體在磁場中的受力方向取決于兩個因素：電流方向和磁場方向。只要改變其中的任何一個因素，就可以改變導體的受力方向；若同時改變電流方向和磁場方向，則導體的受力方向不變。例2通電線圈在磁場中受到力的作用D解析 電動機是利用通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的；向右移動滑動變阻器的滑片P，可以增大電流，從而增大線圈受力，提高線圈轉速，A不符合題意；換用磁性更強的磁體，可以增大線圈受力，提高線圈轉速，B不符合題意；增加電池的節(jié)數，可以增大電壓，使電流增大，從而增大線圈受力，提高線圈轉速，C不符合題意；將N、S極對調，可以改變轉動方向，不能改變轉速，D符合題意。例3(1)由b到a由a到b(2)如圖所示(3)改變電流方向(4)慣性解析 (1)由于電流從電源的正極出發(fā)，故圖甲中ab段導線中的電流方向是由b到a；在圖乙中，導線ab中的電流方向是由a到b，與圖甲的電流方向相反。(2)磁場方向不變，導線ab中的電流方向改變，所以導線ab的受力方向改變，圖甲中導線ab的受力方向豎直向上，所以圖乙中導線ab的受力方向豎直向下。(3)由圖可知本裝置是采用改變電流方向的辦法使線圈連續(xù)