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17.3 科学探究：电动机为什么会转动
一、选择题（共6题）
1. 关于如图所示的实验装置，下列说法正确的是
A．可以研究发电机的工作原理
B．可以研究感应电流的方向与磁场方向的关系
C．可以研究磁场对通电导体的作用力方向与磁场方向的关系
D．该装置实验过程中使机械能转化为电能
2. 图为研究磁场对通电导线作用的实验装置，当接通电源有电流由 至 通确过导线 时，它将受到磁场力作用而向左运动，则
A．当磁场方向相反时， 将向右运动，电能转化为机械能
B．当电流方向相反时， 将向右运动，机械能将转为电能
C．当电流和磁场方向同时改变时， 将向右运动，电能转化为机械能
D．当电流和磁场方向同时改变时， 将向左运动，机械能转化为电能
3. 在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照科学教材的要求安装了一台如右图所示的直流电动机模型。安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针方向转动，则能使线圈逆时针方向转动的做法是
A．减小一节电池 B．把电源和磁铁的两极同时对调
C．增加一节电池 D．把电源两极对
4. 如图所示，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是
A．换用更细的铜棒
B．将电源的正、负极对调
C．向左移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体 、 同时对调
5. 我国航母舰载机起飞将采用自行研制的电磁导射器。电磁弹射器的弹射车与舰载机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车的导体有强电流通过时，就可以受到强大的推力。下列各图中与弹射车工作原理一致的是
A．B．
C．D．
6. 操场上挂着的扬声器是一种把电信号转化成声信号的装置，其结构如图所示，当线圈中通过电流时，它就会在永久磁体的作用下运动，由于通过线圈的电流方向是不断变化的，线圈就会来回振动，带动锥形纸盆也来回振动发出声音。你认为与扬声器工作原理相同的是
A．电磁起重机 B．电动机 C．电铃 D．小灯泡
二、填空题（共5题）
7. 通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟 的方向和 的方向都有关系。
8. 如图所示，闭合开关，静止在轨道上的金属杆向左运动，说明了通电导体在磁场中受到 的作用。
9. 电风扇工作一时间后，其电机也会发热，这是因为电流通过电机做功时，电能转化为 和 。
10. 如题图所示实验装置中，将导体 置于磁场中，搁在水平金属导轨上。合上开关，会观察到导体 发生运动，这表明通电导体在磁场中要 作用， 就是根据这一原理制造出来的。如果把电源的正负极对调后接入电路，会发现导体 的运动方向与原来的 。
11. 如图所示，用一节干电池、一根导线和一块强磁铁，就可自制一个最简易的电动机。导线会转动是由于磁场对通电导线有 的作用。若要改变导线的转动方向，可进行的操作是 。
三、实验题（共1题）
12. 在研究“磁场对通电导体（电流）有力的作用”实验中。
(1) 利用图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“”、“”之间接入 （填“灵敏电流计”或“电源”），根据该原理可制成 （填“发电机”或“电动机”）。
(2) 如图乙、丙中，磁体间磁场的磁感线方向都是从磁体 极水平指向 极，且线圈所处的空间磁场强弱是恒定不变的（也称匀强磁场）。
i 在乙图中，通电后 段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时， 段导线所受磁场力的方向是竖直向 （填“上”或“下”)。
ii 图丙中的线圈可以持续转动，是因为在外部加装了换向器，该装置能使线圈平面处于 （填“平行”或“垂直”）磁感线位置时，自动改变线圈中的电流方向。
四、综合应用题（共1题）
13. 小金自制一个简易电动机如图所示。他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮，将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。
(1) 要想改变线圈的转动方向，可以采用的方法是 。（任写 种即可）
(2) 开关闭合后，如果电动机不转，原因可能是哪些
A.磁铁磁性太弱
B.线圈处于平衡位置
C.通过线圈的电流太大
D.电池电压太低
(3) 小金还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，应该添加的一种实验器材是 。
答案
一、选择题（共6题）
1. 【答案】C
【解析】该装置是研究通电导体在磁场中受力的装置，通过本装置可以研究磁场对通电导体的作用力方向与电流方向、磁场方向的关系，根据此原理制成电动机，在实验过程中消耗电能转化为机械能，故ABD错、C正确。
2. 【答案】A
【解析】通电导线受力方向与电流、磁场方向均有关，只改变其中一个受力方向会改变，同时改变则受力方向不变。由于电动机的能量转换是电能转化为机械能。
故选A。
3. 【答案】D
【解析】【分析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，其转动速度与电流大小和磁场强弱有关；电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关。
【解析】解：直流电动机的转动方向与线圈中的电流方向和磁场方向有关，若使通入直流电动机的电流方向改变，它的转动方向将改变。
故选：。
4. 【答案】B
【解析】换用更细的铜棒，使电阻变大电流变小，但不能改变受力的方向，故A错误；
将电源正负极对调，电流方向改变，则通电导体的受力方向改变，铜棒向左运动，故B正确；
向左移动滑动变阻器的滑片，只能改变电流的大小，不能改变电流的方向，故C错误；
将电源正负极对调，同时将磁体磁极对调，影响磁场力方向的两个因素同时改变，则通电导体的受力方向不变，铜棒仍然向右运动，故D错误。
5. 【答案】A
【解析】根据题干可知，电磁弹射器的原理是通电导体在磁场内会受到力的作用而运动，这一原理一般应用在电动机上。
电风扇应用了电动机，故A正确；
发电机的原理是导体切割磁感线产生电流，与电动机原理不同，故B错误；
电热水壶应用了电流的热效应原理，与电动机无关，故C错误；
电磁起重机应用了电流的磁效应，与电动机无关，故D选项错误.
6. 【答案】B
二、填空题（共5题）
7. 【答案】电流；磁感线
【解析】通电导线在磁场中的受力方向与电流方向和磁感线方向（磁场方向）都有关系。
8. 【答案】力
【解析】闭合开关，金属杆有电流通过，原来静止的金属杆向左运动，这表明磁场对通电金属杆产生了向左的作用力。
9. 【答案】机械能；内能
【解析】电风扇的核心部件就是一个电动机，电动机是将电能转化为机械能的装置，同时由于电流的热效应，电动机在转动的过程中，必然会发热，所以是电能转化为机械能和内能。
10. 【答案】受到力的；电动机或扬声器；相反
【解析】当闭合开关，金属棒 中会有电流通过，此时发现导线 由静止变运动，故说明通电导线在磁场中受力的作用，利用这个现象人们制成了电动机、扬声器，即通电能动，消耗电能产生机械能，故是将电能转化为机械能的装置；若把电源的正负极对调后接入电路，会观察到导体 的运动方向与原来相反。
11. 【答案】磁力（或力）；将电池正负极对调（或将磁铁的
三、实验题（共1题）
12. 【答案】
(1) 电源；电动机
(2) i 上
ii 垂直
【解析】
(1) 因为通电导体在磁场中受力会运动，观察图可知缺少一个电源，因此利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在“”、“”之间接入电源，根据此原理制成了电动机。
(2) i 在乙图中，通电后 段导线受磁场力的方向为竖直向下，此时， 段导线所受磁场力的方向是竖直向上。
ii 图丙中的线圈可以持续转动，是在外部加装了换向器，当通电线圈所在平面与磁感线垂直时（平衡位置），它能自动改变线圈中的电流方向，从而使线圈持续转动。
四、综合应用题（共1题）
13. 【答案】
(1) 改变电流方向
(2) ABD
(3) 滑动变阻器
【解析】
(1) 要想改变运动方向，应改变线圈在磁场中的受力方向，由左手定则可知应改变电流方向和磁场方向。
(2) C选项：线圈不转说明线圈可能不受磁场力，即电路中没有电流，此种原因可能是部分电路断开，一般来说可能是接线柱接触不良造成的，故C错误；
AD选项：同时因线圈和转轴之间有阻力存在，故还有可能就是，线圈受力，但是磁场力较小，无法带动线圈。故导致这种现象的原因有：磁铁的磁性不强、电池电压不够导致电流较小，故AD正确；
B选项：也有可能是因为线圈处于平衡位置，受到的磁场力无法使线圈转动起来，故B正确；
故选ABD。
(3) 要想控制线圈的转速，可以控制电流的大小，故可以接入滑动变阻器，将滑动变阻器与电机串联即可起到控制电流的作用。
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《科学探究：电动机为什么会转动》教案
【教学目标】
1、知识与技能
(1) 知道通电导线在磁场中会受到力的作用；知道力的方向与哪些因素有关。
(2) 知道直流电动机的构造和工作原理。
(3)知道换向器的作用。
2、过程与方法
通过观察生活中的电动机，激发学生探究的兴趣；经历探究电动机的工作原理，培养初步分析问题的能力。
3、情感态度和价值观
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用，进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。
【教学重点】
磁场对电流的作用、电动机的工作原理。
【教学难点】
通电导体在磁场中受力的条件、电动机连续转动的原因。
【教学方法】
实验探究、分析归纳法。
【课前准备】
电源、导线、开关、探究磁场对电流作用的实验装置、电动机模型、自制简易电动机。
【课时安排】
1课时
【教学过程】
1、 导入新课
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？
二、讲授新课
实验探究
（一）、观察并研究电动机的结构
转子（能够转动的线圈）、电刷、换向器、
定子（固定不动的磁体）、等主要部分组成
（二）转动的原理
1、闭合开关观察，原来静止在磁场中的导体运动情况．
2、磁场方向不变，改变电流方向，观察磁场中导体运动方向．
3、电流方向不变，改变磁场方向，观察磁场中导体运动方向．
4、同时改变电流方向、磁场方向，观察磁场中导体运动方向．
实验表明：通电导体在磁场中受到力的作用. 作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关。
磁场方向和电流方向中有一个方向改变，导体受力的方向就会随之改变 ；如果磁场方向和电流方向同时改变，导体受力的方向不变。
（2）电流方向与磁场方向平行时，导体不受力的作用。只有当电流方向与磁场方向斜交或垂直时，通电导体才会受到力的作用。2-1-c-n-j-y
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导体不受力的作用 通电导体受到力的作用
练习1：1、如图所示装置，通电瞬间直导线向左摆动，这表明 对电流有力的作用；若要使直导线向右摆动，可改变电流 （大小、方向）。
练习2: 用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体
B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调
D．仅将铝棒AB换成铜棒
（三）电动机怎样转动
（2）观察磁场对通电源线圈的作用视频
由实验可知：通电线圈不能在磁场中连续转动。
思考：那么怎样才能让通电线圈在磁场中持续地转动呢？
这就需要用换向器来改变电流的方向，来实现通电线圈在磁场中持续地转动。
1.原理：当线圈转到另一半和电刷接触时就改变了电流方向,从而受力方向改变使线圈连续转到下去。
2.作用：当线圈转过平衡位置,及时改变线圈电流方向,使线圈得以连续转动。
2、直流电动机持续转动的原理
(1)换向器
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E、F是换向器:相互绝缘的半环称为换向器.
作用：及时改变线圈中的电流方向，使受力方向总是相同，线圈一直转动下去。
A、B是电刷
作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
（3）直流电动机原理图分析
线圈处于此位置时，半环E跟电刷A接触，半环 ( http: / / www.21cnjy.com )F跟电刷B接触，通电后线圈中电流从半环E流向半环F。线圈的AB边受到一个向上的力，CD边受到一个向下的力，线圈顺时针方向转动.21世纪教育网版权所有
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线圈处于此位置时，半环E跟电刷A接触，半环 ( http: / / www.21cnjy.com )F跟电刷B接触，通电后线圈中电流从半环E流向半环F。线圈的AB边受到一个向上的力，CD边受到一个向下的力，线圈顺时针方向转动.21教育网
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线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流.
线圈不受力的作用。但线圈由于惯性会继续转动，从而越过平衡位置。
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线圈越过平衡位置后，半环E变为跟电刷B接触，半环F变为跟电刷A接触。
由于换向器的作用，线圈中电流变为从半环F流向半环E。线圈仍然沿顺时针方向转动。
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线圈又转至平衡位置时，其情况跟图(b)所示相似。
线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中的电流又从半环E流向半环F，其情况又和图(a)所示一样。
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（4）直流电动机转动视频
思考1、电动机连续转动的原因是什么？
每当线圈刚转过平衡位置时，半环就立即改变线圈中的电流方向，线圈两边受到的力就会改变，线圈就按照原来的方向继续转动下去。21cnjy.com
思考2、电动机原理是什么？
电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
思考3：电路元件都正常，闭合开关，电动机模型不转你知道原因吗？
原因可能是线圈处于平衡位置，此时线圈中没有电流，用手拧一下转轴，线圈 就会离开平衡位置致使线圈中有电流通过而转动。21·cn·jy·com
迷你实验室
制作简易电动机视频
三、课堂练习
1、如图所示，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
A．换用更细的铜棒
B．将磁体的N、S极对调
C．向左移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
2、图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（ ）
A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下
B．线圈由图示位置转过180°时，电流沿dcba流过线圈
C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下
D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下
3. 关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外部电流方向
B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电
C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向
D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向
4、关于扬声器的分析，下列说法错误的是（ ）
A．扬声器是把电信号转换为声信号的一种装置
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力的作用
C．扬声器工作时，线圈中会产生感应电流
D．扬声器的工作原理和发电机的原理一样
四、课堂小结
1、通电导体在磁场里受力的作用；
2、受力方向跟电流的方向，磁感线的方向都有关电；
3、动机连续转动的原因.
4、电动机构造：定子转子换向器电刷
【板书设计】
科学探究：电动机为什么会转动
一、观察并研究电动机的结构
转子（能够转动的线圈）、电刷、换向器、定子（固定不动的磁体）
二、转动的原理
通电导体在磁场中受到力的作用. 作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关。
三、电动机怎样转动
每当线圈刚转过平衡位置时，换向器就立即改变线圈中的电流方向，线圈两边受到的力就会改变，线圈就按照原来的方向继续转动下去。www.21-cn-jy.com
【教学反思】
本节课的重点有两 ( http: / / www.21cnjy.com )个，一个是磁场对导通电导线的作用，一个是电动机的基本构造。在讲磁场对通电导线的应用时，应先复习奥斯特实验的结论以及磁场对磁体的作用，让学生明白两个道理，其一磁场对磁体有力的作用，其二，通电导体周围有磁场。然后让学生猜想：通电导体放在磁场中，会受力吗？这样学生基本可以猜想出结果来，然后通过实验进行验证。
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沪科版九年级第十七章第3节
科学探究：电动机为什么会转动
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？
电动机为什么会转动
拆开这台直流电动机，观察它由哪几部分组成。
电动机为什么会转动
线圈
磁体
电刷
换向器
转子（能够转动的线圈）、电刷、换向器、
定子（固定不动的磁体）、等主要部分组成
电动机的组成
转动的原理
电动机为什么会转动
通电的导线能使磁体偏转（运动），说明磁体受到磁力的作用。
磁体能使通电的导线运动吗？
1、闭合开关观察，原来静止在磁场中的导体运动情况．
2、磁场方向不变，改变电流方向，观察磁场中导体运动方向．
3、电流方向不变，改变磁场方向，观察磁场中导体运动方向．
4、同时改变电流方向、磁场方向，观察磁场中导体运动方向．
电动机为什么会转动
实验表明：通电导体在磁场中受到力的作用. 作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关。
S
N
N
S
N
S
I
I
I
F
F
F
A
B
C
电动机为什么会转动
磁场方向和电流方向中有一个方向改变，导体受力的方向就会随之改变 ；如果磁场方向和电流方向同时改变，导体受力的方向不变。
当电流方向与磁场方向平行时，导体不受力的作用。
S
N
I
+
_
导体不受力的作用
S
N
I
+
_
通电导体受到力的作用
电动机为什么会转动
实验视频
电动机为什么会转动
1、如图所示装置，通电瞬间直导线向左摆动，这表明 对电流有力的作用；若要使直导线向右摆动，可改变电流 （大小、方向）。
磁场
方向
练一练
2. 用如图的装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是（ ）
A．仅换用磁性更强的磁体
B．仅增加AB中的电流强度
C．仅将磁体的N、S极对调
D．仅将铝棒AB换成铜棒
C
练一练
电动机怎样转动
1、（1）观察磁场对通电源线圈的作用
电动机为什么会转动
甲 线圈受到的力使它顺时针转动
乙 线圈由于惯性会越过平衡位置
丙 线圈受到的力使它逆时针转动
（2）观察磁场对通电源线圈的作用视频
电动机为什么会转动
思考：那么怎样才能让通电线圈在磁场中持续地转动呢？
电动机为什么会转动
能够完成这一任务的装置叫做换向器
彼此绝缘的两个半圆环
一对与电源连接的电刷
实际的电动机是利用换向器使它连续转动的。
1.原理：当线圈转到另一半和电刷接触时就改变了电流方向,从而受力方向改变使线圈连续转到下去。
2.作用：当线圈转过平衡位置,及时改变线圈电流方向,使线圈得以连续转动。
电动机为什么会转动
2
4
l
3
线圈的AB边受到一个向上的力，CD边受到一个向下的力，线圈顺时针方向转动.
d
b
c
a
E
F
A
B
线圈处于此位置时，半环E跟电刷A接触，半环F跟电刷B接触，通电后线圈中电流从半环E流向半环F。
（a）
直流电动机原理图
线圈不受力的作用。但线圈由于惯性会继续转动，从而越过平衡位置。
d
b
c
a
E
F
A
B
（b）
线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流.
直流电动机原理图
b
a
c
d
E
B
F
A
线圈越过平衡位置后，半环E变为跟电刷B接触，半环F变为跟电刷A接触。
由于换向器的作用，线圈中电流变为从半环F流向半环E。线圈仍然沿顺时针方向转动。
（c）
直流电动机原理图
线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中的电流又从半环E流向半环F，其情况又和图(a)所示一样。
d
b
c
a
E
B
F
A
线圈又转至平衡位置时，其情况跟图(b)所示相似。
(d)
直流电动机原理图
a
E
F
A
B
b
E
F
A
B
c
E
F
A
B
d
E
F
A
B
直流电动机原理图
电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
想一想、议一议
思考1、电动机原理是什么？
思考2、电动机将什么能转化为什么能
电动机将电能转化为机械能
制作简易电动机
迷你实验室
课堂小结
1.电动机的构造：磁体、线圈、换向器、电刷
2.转动原理：通电导体在磁场中受到力的作用；受力的 方向跟电流方向和磁场方向有关。
3.电动机怎样转动（受力情况、换向器的作用）
1、如图所示，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
A．换用更细的铜棒
B．将磁体的N、S极对调
C．向左移动滑动变阻器的滑片
D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
大显身手
B
大显身手
2、图示为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘；A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路，在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则（ ）
A．线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下
B．线圈由图示位置转过180°时，电流沿dcba流过线圈
C．线圈由图示位置转过180°时，dc边受到磁场的作用力向下
D．线圈由图示位置转过180°时，ab边受到磁场的作用力向下
D
大显身手
3. 关于换向器的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．直流电动机的换向器既可以改变线圈中的电流方向，又可以改变外部电流方向
B．直流电动机的换向器是将外部电路的直流电变成线圈中的交流电
C．直流电动机的换向器是用来改变电流的大小和方向
D．当直流电动机的线圈刚转过平衡位置时，换向器能立即改变线圈中的电流方向
D
大显身手
4、关于扬声器的分析，下列说法错误的是（ ）
A．扬声器是把电信号转换为声信号的一种装置
B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力的作用
C．扬声器工作时，线圈中会产生感应电流
D．扬声器的工作原理和发电机的原理一样
D
作业布置
完成课后作业1、2、3题
再 见
