北師大九年級物理下冊 （直流電動機）磁現(xiàn)象新課件教學用

第十四章磁現(xiàn)象直流電動機

問題的提出

通電導線在磁場中受到力的作用，那么通電線圈在磁場中會怎樣運動呢？一、直流電動機的原理觀察與思考實驗一：通電線圈在磁場中會怎樣運動？SFFN

但是當線圈的平面與磁場垂直時，就會停止轉動……

通電線圈（能／不能）在磁場中轉動；通電線圈（能／不能）在磁場中持續(xù)轉動下去；能不能觀察到的現(xiàn)象：想一想：線圈為什么會轉動？又為什么不會連續(xù)地轉動下去？改變電流方向SNFF

如果在線圈靠慣性越過平衡位置的瞬間，立刻改變其中的電流方向……線圈就會繼續(xù)轉動下去。實驗二：電動機內(nèi)線圈的轉動線圈定子換向器電刷換向器1、組成：兩個銅制半圓環(huán)；2、作用：當通電線圈剛轉過平衡位置時，能自動改變線圈中的電流方向，使線圈持續(xù)轉動下去。電動機是把電能轉化為機械能的動力機器使用直流電的電動機叫做直流電動機(磁場對通電線圈有力的作用)通電線圈在磁場中受力轉動是電動機的基本原理小知識方向不變的電流叫做直流電，如干電池、蓄電池提供的電流都是直流電。直流電動機的結構和工作原理

通電線圈受磁場力作用，開始順時針旋轉．通電線圈剛過平衡位置，換向器自動改變線圈中的電流方向．通電線圈轉過平衡位置后，在磁場力的作用下繼續(xù)順時針轉動．工作過程的描述二、實用的電動機

實際實用的直流電動機由定子和轉子兩部分組成。電刷換向器定子轉子電動機的優(yōu)點1、構造簡單2、制造方便3、體積小4、效率高5、便于控制6、種類繁多電動機直流電動機交流電動機大型直流電動機小型直流電動機電力機車公交電車貨運電瓶車起重機刨床電動玩具錄音機影碟機電扇洗衣機電冰箱帶動水泵農(nóng)產(chǎn)品加工機械1．磁場對電流作用力的方向與＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有關。電流磁場2．電動機的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，電動機在工作過程中＿＿＿能轉化為＿＿＿＿能。通電線圈在磁場中受力轉動電機械3．最簡單的直流電動機的換向器是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，它的作用是改變通過＿＿＿＿中電流方向，以便電動機能夠連續(xù)轉動。兩個彼此絕緣的金屬半環(huán)線圈練一練4．如圖所示，進行通電導線在磁場中受力運動實驗，回答下列問題：（1）把導線放在磁場里，接通電源，讓電流通過導線ab，會發(fā)現(xiàn)導線ab

；（2）把電源的正負極對調(diào)后接入電路，使通過導線的電流方向與原來相反，這時導線ab

；（3）保持電源的正負極不變，對調(diào)磁體的磁極，使磁場的方向與原來相反，這時導線ab

。由此可以得出通電導線在磁場中要受到力的作用，而且受力的方向跟

的方向和

的方向都有關系。a＋－bbNS向右運動向左運動向左運動電流磁場直流電動機

第十四章磁現(xiàn)象體驗直流電動機的原理活動：準備兩節(jié)電池、漆包線一段、磁體、金屬絲支架。活動1：如圖，將漆包線繞成矩形線圈，將漆包線的兩端的漆層全部刮掉，按圖連接電路，觀察線圈的轉動情況。活動2：將漆包線一端的漆層全部刮掉，另一端的漆層只刮去半周，接通電路，觀察線圈的轉動情況。(1)活動1和活動2中線圈_________(選填“能”或“不能”)轉動，原因是_____________________________。(2)活動1中，線圈_________(選填“能”或“不能”)持續(xù)轉動。活動2中，線圈_________________(選填“能”或“不能”)持續(xù)轉動。提示：(1)能通電導體在磁場中受到力的作用(2)不能能探究直流電動機的原理結合“體驗”及下圖，思考以下問題1.在“體驗”活動中，接通電路后，線圈為什么能轉動？提示：接通電路后，線圈中有電流通過，上下兩個邊的漆包線中電流方向相反，通電線圈在磁場中受到磁場力的作用，兩個邊受到的磁場力方向相反，于是線圈開始轉動。參考答案：通電線圈在磁場中受到磁場力的作用。2.按照甲、乙兩圖接通電路，通電線圈轉過_____度時受力平衡，分析線圈靜止時的受力情況，線圈為什么不連續(xù)轉動?提示：通電線圈上下兩個邊在磁場中受到的力的方向不同，當這兩個力作用在一條直線上時，線圈所處的位置稱為平衡位置，線圈到達平衡位置時由于慣性會沖過平衡位置，在平衡位置附近來回擺動幾次后停止運動。參考答案：90線圈在平衡位置上下兩個邊受到的力大小相等，方向相反，作用在一條直線上3.分析甲圖和乙圖，線圈中電流方向發(fā)生了怎樣的變化，轉到圖乙位置時線圈為什么還能繼續(xù)轉動一點？提示：在圖甲中，換向器F與電刷A接觸，換向器E與電刷B接觸，線圈的ab邊內(nèi)電流由b向a，受到向上的磁場力，cd邊內(nèi)電流由d向c，受到向下的磁場力，于是線圈開始沿順時針方向轉動；圖乙是平衡位置，此時線圈中沒有電流，線圈不受磁場力的作用，線圈由于具有慣性會沖過該位置。參考答案：甲圖中線圈ab邊內(nèi)電流由b流向a，cd邊內(nèi)電流由d流向c，圖乙線圈中沒有電流圖乙中沒有電流，線圈不受力的作用，由于具有慣性沖過平衡位置，從而還能繼續(xù)轉動一點。4.對比圖丙和圖甲，線圈中電流的方向發(fā)生了怎樣的變化，線圈的受力方向及其轉動方向又如何呢？丁圖又重新回到了平衡狀態(tài)，綜合分析線圈轉動一周過程中，線圈中電流方向改變了幾次實現(xiàn)了線圈繼續(xù)重復轉動？提示：在圖乙中，線圈由于慣性沖過平衡位置后，E與A接觸，F(xiàn)與B接觸，線圈的ab邊內(nèi)電流由a向b，受到的力變?yōu)橄蛳拢琧d邊內(nèi)電流由c向d，受到的力變?yōu)橄蛏?，于是線圈就繼續(xù)沿順時針方向轉動。圖丁線圈中電流消失，處于平衡狀態(tài)，由于慣性，會沖過平衡位置，繼而回到圖甲狀態(tài)，重復旋轉。在整個轉動過程中，依靠換向器與電刷配合，每轉動半周，線圈中電流方向就改變一次，實現(xiàn)了線圈連續(xù)轉動；線圈中的電流方向是發(fā)生變化的，變得與原來相反，轉動半圈電流方向就改變一次，使線圈受力方向變得相反。參考答案：E與A接觸，F(xiàn)與B接觸，線圈的ab邊內(nèi)電流由a向b，受到的力變?yōu)橄蛳?，cd邊內(nèi)電流由c向d，受到的力變?yōu)橄蛏?，繼續(xù)順時針轉動兩次5.電路中是通過________________改變線圈中的電流方向的。提示：在線圈轉動過程中，依靠換向器與電刷配合，每轉動半周，線圈中電流方向就改變一次，使線圈受力方向變得相反，實現(xiàn)電流方向改變的是換向器。參考答案：換向器一、直流電動機的原理1.平衡位置:線圈轉動過程中,兩個邊受力方向_____,在___________上的位置。2.運動情況:通電線圈在磁場中_______發(fā)生轉動,到達平衡位置時,由于_____,它能沖過平衡位置。相反同一條直線受到力慣性3.換向器和電刷:(1)構造:①換向器:由兩個半圓形_________組成。②電刷:由兩根彈性金屬片組成,一端接導線,另一端緊貼_______。(2)作用:每當線圈剛轉過_________時,換向器在_____的配合下,能自動改變線圈中的_________,使線圈持續(xù)轉動下去。銅制半環(huán)換向器平衡位置電刷電流方向二、實用的電動機1.構造:主要由_____和_____組成。2.原理:利用_____________________發(fā)生轉動而制成。3.能量轉化:把_____轉化成_______。4.類型:(1)直流電動機:由_____電源供電。例如,起重機、電動玩具、錄音機、影碟機等。(2)交流電動機:由_____電源供電。例如,電扇、洗衣機、電冰箱等。定子轉子通電線圈在磁場中受力電能機械能直流交流【拓展延伸】電動機使用時能量的轉化電動機在使用時將電能轉化為機械能,同時,線圈通電時,由于電流熱效應的存在,電流流經(jīng)線圈時也會將部分電能轉化為熱能,所以在電動機使用時,要及時將產(chǎn)生的熱量散發(fā)出去,常見的是在電動機中安裝風扇或散熱片等?？键c直流電動機的工作原理【典例】如圖甲是直流電動機模型,圖乙是自制簡易電動機模型。現(xiàn)在主要討論圖乙簡易電動機的制作與操作問題:(1)繞制線圈的銅絲外表有漆皮,必須對線圈引出線的兩端(擱置于銅質彎鉤的部位)進行刮漆處理,刮漆方法見放大圖。按這種方法刮漆,目的是使線圈能夠

,因此這一部位就相當于圖甲中的

(填某一部件的名稱)。(2)如果整個制作沒有問題,但接上電源后線圈不動,這時應做哪些嘗試?(說出兩點即可)①__________________________________________________;②__________________________________________________?！舅悸穼б拷鉀Q本題的關鍵點【精講精析】本題考查直流電動機的工作原理。(1)對線圈引出線的兩端(擱置于銅質彎鉤的部位)進行刮漆處理，這樣就相當于加了兩個換向器，線圈就能連續(xù)轉動了；(2)線圈不動的原因可能有線圈正好停止在平衡位置、線圈受到的磁場力較小等，所以，如果線圈轉到平衡位置不動時，可以用手給它一個力，使其越過平衡位置繼續(xù)轉動；如果不是在平衡位置，說明受到的磁場力較小，可以增強磁體磁性、增加電池的個數(shù)以增大線圈中電流，使線圈受到的磁場力增大。答案：(1)導電(或接觸良好)換向器(2)①將線圈旋轉一定角度②增大電源電壓(或換一塊磁性更強的磁體)【方法歸納】直流電動機不轉的四類原因及解決措施原因種類具體故障處理方法電路原因電刷與換向器接觸不良將換向器、電刷表面氧化層刮去,使二者接觸良好電流太小增大電源電壓線圈內(nèi)部開路更換線圈換向器變形,電刷同時接觸同一個換向器片,使線圈被短路調(diào)好換向器位置原因種類具體故障處理方法磁場原因磁體的磁性弱換強磁體機械原因線圈被卡住,電刷與換向器接觸太緊或線圈轉軸受到的摩擦力太大調(diào)節(jié)松緊,減少摩擦位置原因線圈剛好處在平衡位置用手轉動線圈使其轉過平衡位置1.下列哪種設備是根據(jù)如圖所示的實驗原理制成的()A.電熨斗B.電動機C.電磁鐵D.發(fā)電機【解析】選B。本題考查電動機的原理。本題圖中探究的是通電導體在磁場中受力運動，這就是電動機的原理，故B選項正確；電熨斗的原理是電流的熱效應，電磁鐵的原理是電流的磁效應，發(fā)電機的原理是電磁感應，故A、C、D選項均錯。2.如圖所示四個實驗現(xiàn)象中，揭示了電動機原理的是()【解析】選B。本題考查電動機的原理。A實驗是奧斯特實驗的實驗裝置；B實驗是研究通電導體在磁場中受力運動的實驗裝置，也是電動機的原理圖；C實驗是探究電荷間相互作用規(guī)律的實驗裝置；D實驗是研究電磁鐵磁性的實驗裝置。3.如圖所示是直流電動機的模型，閉合開關后線圈順時針轉動?，F(xiàn)要線圈逆時針轉動，下列方法中可行的是()A.只改變電流方向B.只改變電流大小C.換用磁性更強的磁鐵D.對換磁極同時改變電流方向【解析】選A。本題考查通電導體在磁場中受力方向的影響因素。通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關，只改變其中一個因素，導體受力方向發(fā)生改變，兩個因素同時改變則導體受力方向不發(fā)生改變，故A正確，D錯誤；B、C兩個因素只會改變導體受力的大小。4.直流電動機工作時，當線圈轉到什么位置時，換向器改變線圈中的電流方向()A.線圈轉動到任意位置B.線圈平面與磁感線垂直C.線圈平面與磁感線平行D.線圈平面與磁感線成45°角【解析】選B。本題考查換向器的作用。直流電動機內(nèi)的線圈轉到線圈平面與磁感線垂直時，由于受到平衡力的作用，線圈會靜止，這時換向器改變線圈里的電流方向，從而改變線圈的受力方向，于是線圈受到非平衡力的作用，繼續(xù)轉動下去。5.如圖所示的兩個實驗中，閉合開關后，能觀察到導體ab運動的是_____圖，這個現(xiàn)象說明磁場對_______有力的作用?！窘馕觥繄D甲中有電源，導體ab處于磁場中，閉合開關，導體中有電流通過，磁場對電流有力的作用，能觀察到導體ab運動，也就是通電導體在磁場中受力運動；圖乙中無電源，閉合開關，導體ab不會運動。答案：甲電流6.如圖所示,在直流電動機的工作過程中,換向器起了關鍵的作用,它能使線圈剛剛轉過平衡位置時就自動改變線圈中的

,從而實現(xiàn)通電線圈在磁場中的連續(xù)轉動。電動機工作時是把電能轉化為

能,實際使用的直流電動機由

和

兩部分組成,如圖所示的線圈為

?！窘馕觥勘绢}考查線圈平衡位置的特點。直流電動機是根據(jù)通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的，它是一種將電能轉化為機械能的機器。為了讓電動機能夠持續(xù)轉動，在制作電動機時增加了換向器，當線圈剛好轉過平衡位置時就自動改變線圈中的電流的方向，及時改變通電線圈的受力方向，保證電動機能夠連續(xù)轉動。實際使用的直流電動機是由轉子和定子兩部分組成，圖中線圈是轉動的，稱為轉子。答案：電流方向機械轉子定子轉子7.如圖所示是電動機在工作過程中線圈處于平衡位置時的示意圖,由于磁場對通電導體具有

的作用,當線圈轉至平衡位置時,兩個電刷跟兩個半環(huán)間絕緣部分接觸,線圈中無電流通過,所以線圈不受力的作用,但線圈由于

會繼續(xù)轉動,從而越過平衡位置?！窘馕觥勘绢}考查電動