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文檔簡介
1、教育資源滬科版17.3科學(xué)探究:電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)一.基本要求:6 .通過實(shí)驗(yàn)探究,體驗(yàn)科學(xué)研究的基本方法,知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。7 .學(xué)會(huì)安裝和制作簡單的電動(dòng)機(jī)。重點(diǎn)內(nèi)容:知道電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理。難點(diǎn)內(nèi)容:右手螺旋定則和電動(dòng)機(jī)是如何轉(zhuǎn)動(dòng)的。教學(xué)過程:(一)磁場對(duì)通電線圈的作用如圖所示,在圖甲中,通電線圈的ab邊和cd邊在磁場里受到力的作用,因兩邊中電流方向相反,所以兩力方向相反且不在同一條直線上,所以線圈就轉(zhuǎn)動(dòng)起來。當(dāng)轉(zhuǎn)到圖乙所示位置時(shí),這兩個(gè)力恰好在同一直線上,而且大小相等,方向相反,線圈保持平衡。我們把這個(gè)位置叫做平衡位置。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn),通電的線圈在磁場中要受力而轉(zhuǎn)動(dòng)。(二).
2、直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)就是利用通電線圈在磁場中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象制成的,它將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。下面我們來研究電動(dòng)機(jī)是如何利用上述現(xiàn)象制成的,當(dāng)然,我們先討論最簡單的一種電動(dòng)機(jī)一直流電動(dòng)機(jī)。很多同學(xué)可能馬上想到通電線圈在磁場中不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)(轉(zhuǎn)到平衡位置要停下來),而實(shí)際的電動(dòng)機(jī)要連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。怎樣解決這個(gè)問題呢?在前面的實(shí)驗(yàn)中,我們知道:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí),不是立即停下來,而是在平衡位置附近擺動(dòng)幾下才停下來。這是因?yàn)榫€圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)具有一定速度,由于慣性它會(huì)繼續(xù)向前轉(zhuǎn)動(dòng),但由于這時(shí)受到的磁場力又會(huì)使它返回平衡位置,所以它要擺動(dòng)幾下,最后在摩擦的作用下逐漸停下來。要想讓線圈在磁場中不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)下去,我們就要
3、想辦法在線圈剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí),就改變線圈中兩條邊的受力方向。好在有線圈的慣性存在。要是在線圈正好在平衡位置就改變線圈的受力方向還不行呢,因?yàn)檫@時(shí)候兩個(gè)力又是一對(duì)平衡力,所以整個(gè)線圈仍然不能轉(zhuǎn)動(dòng)下去。如何實(shí)現(xiàn)這一想法呢?我們知道影響通電導(dǎo)體受力方向的兩個(gè)因素,從而得出:應(yīng)該在線圈剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)改變電流方向,或者改變磁感線方向。而要改變磁感線方向就是要及時(shí)交換磁極,顯然這不容易做到;實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)是靠及時(shí)改變電流方向來改變受力方向的。所以,使磁場中的通電線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),就要每當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置,就改變一次電流方向。怎樣才能使線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí)就及時(shí)改變電流方向呢?用兩個(gè)半圓鋁(銅)環(huán)和電
4、刷就構(gòu)成了換向器,靠換向器就可以解決這個(gè)問題。上圖就是換向器。兩個(gè)金屬半環(huán)分別接線圈的兩端,兩個(gè)電刷接電源的兩端。換向器的作用:當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí),換向器能自動(dòng)改變線圈中電流的方向,從而改變線圈受力方向,使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。如甲圖所不:電刷B和半環(huán)E接觸,電刷A和半環(huán)F接觸,此時(shí)線圈中電流方向是a->b->c>d,受力方向是ab邊受力向上,cd邊受力向下,線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針。如圖乙所示:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí),此時(shí)電刷正好接觸了兩個(gè)金屬半環(huán)中間的絕緣部分,所以線圈中沒有電流流過,此時(shí)線圈在磁場中也不受力的作用。如丙圖所示:當(dāng)線圈由于慣性剛剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí),電刷B和半環(huán)F接觸
5、,電刷A和半環(huán)E接觸,此時(shí)線圈中電流方向是dfc-b-a,受力方向是ab邊受力向下,cd邊受力向上,轉(zhuǎn)動(dòng)方向是順時(shí)針。如圖丁所示:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí),此時(shí)電刷正好接觸了兩個(gè)金屬半環(huán)中間的絕緣部分,所以線圈中沒有電流流過,此時(shí)線圈在磁場中也不受力的作用。由于線圈的慣性,當(dāng)其剛轉(zhuǎn)過平衡位置時(shí),就又返回到了如圖甲所示的情況了,這樣這個(gè)直流電動(dòng)機(jī)就能連續(xù)不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)下去了。通過上面的直流電動(dòng)機(jī)模型我們可以發(fā)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造主要有:磁極、線圈、換向器、電刷。要求同學(xué)們會(huì)組裝直流電動(dòng)機(jī)模型安裝直流電動(dòng)機(jī)模型時(shí)要注意:直流電動(dòng)機(jī)模型的安裝順序是從內(nèi)到外,從下到上的。支架f線圈轉(zhuǎn)子-電刷-定子(磁極);安裝
6、時(shí)電刷與換向器之間的松緊、線圈轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙要適中。安裝完畢后用手撥動(dòng)一下轉(zhuǎn)子,觀察運(yùn)轉(zhuǎn)是否處于良好狀態(tài),否則應(yīng)加以調(diào)試。直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與轉(zhuǎn)速我們知道,通電導(dǎo)體在磁場中受力方向(轉(zhuǎn)動(dòng)方向)與電流方向和磁感線方向有關(guān)?,F(xiàn)在要使電動(dòng)機(jī)模型中的線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生改變,應(yīng)該將電源兩極對(duì)調(diào)或?qū)⒋盆F的兩極對(duì)調(diào)。改變轉(zhuǎn)速的方法:改變線圈中電流的大小。電流越大,直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越快。跟熱機(jī)相比,電動(dòng)機(jī)具有啟動(dòng)、停止方便、構(gòu)造簡單、體積小、效率高、對(duì)環(huán)境污染少等優(yōu)點(diǎn)。教育資源二【典型例題】例1.要改變直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,可行方法:()A.適當(dāng)減少電流強(qiáng)度B.適當(dāng)減弱磁場C.改變線圈中的電流方向或把磁
7、鐵兩極對(duì)調(diào)D.改變線圈中電流方向的同時(shí)對(duì)調(diào)磁鐵兩極分析:線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向跟通入的電流方向或磁場方向有關(guān),而與電流強(qiáng)弱、磁場強(qiáng)弱無關(guān),但不可同時(shí)改變電流方向和磁感線方向,故只有選項(xiàng)C正確。解:選項(xiàng)C正確。據(jù)此原理設(shè)計(jì)的家電是()例2(2019?鎮(zhèn)江)如圖是通電金屬棒在磁場中運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)場景,A.電熱水壺B.電飯鍋C.電風(fēng)扇D.電熨斗解:圖中,當(dāng)閉合開關(guān)后,可以觀察到磁場中的金屬棒在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),這說明通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用,電熱水壺、電飯鍋、電熨斗都是利用了電流的熱效應(yīng)設(shè)計(jì)的,電風(fēng)扇是利用了通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用的原理制成的,故C正確.故選C.例3.(2019?黃石)下列設(shè)備中是根據(jù)通電導(dǎo)
8、體在磁場中受力作用的原理制成的是()A.電飯煲B,電鈴C,電動(dòng)機(jī)D.發(fā)電機(jī)解:A、電飯煲是利用電流的熱效應(yīng)的原理制成的,故該選項(xiàng)也不符合題意;B、電鈴是利用電流的磁效應(yīng)的原理制成的,故該選項(xiàng)不符合題意;C、電動(dòng)機(jī)即通電能動(dòng),消耗電能產(chǎn)生機(jī)械能,故是通電導(dǎo)線在磁場中受力的作用造成的,故該選項(xiàng)正確;D、發(fā)電機(jī)是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象的原理制成的,故該選項(xiàng)不符合題意.例4.(2019?淮安)如圖所示,閉合開關(guān),導(dǎo)體ab發(fā)生偏移.此實(shí)驗(yàn)探究的問題是()A.感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件B.通電直導(dǎo)線周圍的磁場C.影響電磁鐵磁性的因素D.磁場對(duì)電流的作用解:由圖可知電路中有電源,當(dāng)開關(guān)閉合后,導(dǎo)體ab就成為通電導(dǎo)體,處于磁場中,會(huì)受到磁場的作用,故可以驗(yàn)證磁場對(duì)電流的作用.故選:D.例5.(2019?南京)如圖所示是課本中的四個(gè)實(shí)驗(yàn),其中說明磁場對(duì)電流有力的作用的是()A.甲和丙B.甲和丁C.乙和丙D.乙和丁解:甲圖當(dāng)閉合開關(guān)后,放在磁場中的導(dǎo)體AB中有電流通過,且導(dǎo)體會(huì)動(dòng)起來,說明磁場對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用,符合題意乙圖當(dāng)導(dǎo)體中有電流通過時(shí),放在導(dǎo)體下方的小磁針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明通電導(dǎo)線周圍
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