16.3磁场对电流的作用电动机课件2021-2022学年苏科版物理九年级下册(共42张PPT)

(共42张PPT)
第三节 磁场对电流的作用 电动机
第十六章 电磁转换
新知一 磁场对通电直导线的作用
1. 实验探究——磁场对通电直导线有力的作用
(1)实验探究过程及现
象如图16-3-1 所示.
合作探究
拓展延伸：
通电直导线在磁场中受到力的作用的原因：
将通电直导线置于磁场中，由于通电直导线周围存在磁场，磁场与通电直导线中电流产生的磁场发生相互作用，故磁场会对通电直导线产生力的作用.
(2)实验结论
①对比甲和乙两步操作得：通电直导线在磁场中要受到力的作用；
②对比乙和丙及乙和丁得：磁场对通电直导线作用力的方向与电流方向和磁场方向有关.
2. 使通电直导线受到的磁场力的方向相反的措施
易错提醒：
①只有当通电直导线与磁感线斜交或垂直时，它才受到力的作用.
②若要让通电直导线受到的磁场力的方向与原来相反，不能表述为“只改变电流的方向”和“只改变磁场的方向”. 因为，对于直导体AB 而言，改变电流的方向与让电流方向与原来相反，是有区别的；同理，改变磁场的方向，改变后的磁场方向不一定与原来相反.
(1)只让电流方向与原来相反；
(2)只让磁场(或磁感线)方向与原来相反.
注：当电流方向和磁场方向都与原来相反时，通电直导线受力方向不变.
3. 磁场对通电直导线作用力的大小的影响因素
(1)电流的大小；
(2)磁场的强弱.直导线受到的磁场力的方向相反的措施
例 1
[2021·盐城] 如图16-3-2 所示，在闭合开关的瞬间，导体棒AB 水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB 的运动方向是( )
水平向右B. 水平向左
C. 竖直向上 D. 竖直向下
A
新知二 直流电动机的原理
1. 磁场中的通电线圈
深度理解：
①线圈在图16-3-3 甲所示位置时转动的原因：线圈的ab 边受力方向竖直向上，线圈cd 边受力方向竖直向下，这两个力大小相等，方向相反，但力的作用线不在同一直线上，不属于一对平衡力，因此线圈发生转动.
②线圈在图乙位置静止的原因：当线圈转动到图乙所示位置时，线圈的ab边和cd 边受到的力属于一对平衡力，因此线圈保持静止.
如图16-3-3 甲所示，把一个线圈放入磁场中，接通电源后，发现该通电线圈转动起来，但转到图乙所示的位置时，线圈摆动几下后保
持静止. 要使线圈能持续
转动，需要解决的问题
是如何让线圈中的电流
变为跟原来反向.
2. 平衡位置 通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置.
3. 换向器
(1)构造：由两个半圆铜环构成. 如图16-3-4 所示，E 和F 组成换向器，它们中间断开，彼此绝缘，且跟电刷A 和B 接触，使电源和线圈组成闭合回路.
(2)作用：能自动地改变线圈中电流的方向，使线圈能持续转动.
4. 直流电动机的构造及工作原理
(1)工作原理：直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的.
(2)构造：直流电动机主要由磁体、线圈、电刷和换向器组成. 在直流电动机中，把能够转动的线圈叫作转子，固定不动的磁体叫作定子，直流电动机工作时，转子在定子中飞快转动.
(3)能量的转化：电能转化为机械能.
深度理解：
对换向器作用的理解：当线圈转到平衡位置时，两电刷刚好接触两半圆铜环间的绝缘部分，线圈中没有电流，磁场对线圈没有力的作用，但线圈由于惯性，还能继续转动，而线圈越过平衡位置后，两半圆铜环所接触的电刷就调换了，线圈中的电流方向也随之改变，从而改变了线圈的受力方向，保证线圈能持续地转动.
(4)工作过程
①如图16-3-5 甲所示，线圈的ab 边受到向上的力，cd 边受到向下的力，所以线圈沿顺时针方向转动.
②如图16-3-5 乙所示，线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半圆铜环间的绝缘部分接触，
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.
③如图丙所示，线圈越过平衡位置后，线圈中的电流方向改变，ab 边会受到向下的力，cd 边受到向上的力，线圈仍沿顺时针方向转动.
④如图丁所示，线圈又转至平衡位置后，线圈由于惯性会继续转动，越过平衡位置后，
线圈中的电流方向再次
改变，其情况和图乙类
似，这样线圈就持续地转动下去.
(5)优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、价格便宜、无污染.
拓展延伸：
扬声器：如图16-3-6所示，当线圈中通有电流时，线圈受到磁场的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反的方向运动. 线圈不断地带动纸盆来回振动，扬声器就发出了声音.
[2020·盐城] 如图16-3-7 所示是小华制作的直流电动机模型，把线圈两端导线的漆皮按图中方法刮去，
例2
通电后线圈_____(填“能”或“不能”)连续转动. 如果通过线圈的电流变大，线圈的转速将会变_____. 如果改变线圈中的电流方向，重做上述实验，则线圈的转动方向跟原来_____(填“一致”或“不同”).
能
大
不同
拓展延伸：
利用刮去引线漆皮来控制电路的通断这一方法也能使线圈实现持续转动. 将引线一端的漆皮全部刮掉，另一端只刮上半周或下半周，从而保证线圈有时有电流通过，有时无电流通每转动一周，只有半周具有动力，在另半周线圈因为无电流通过，所以不再受力的作用；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到同方向使其转动的力，从而可以持续转动下去.
新知三 安装直流电动机模型
器材 直流电动机模型的主要部件有蹄形磁体、弧形铁片、线圈、转轴、支架、换向器、
电刷、底座，此外实验中还
需要电源、滑动变阻器、
开关、导线等.
2. 组装
实验技巧：
安装直流电动机模型时的注意事项：
①要避免安装顺序错误；
②既要使电刷与换向器（两个半圆铜环）接触良好，又要尽可能地减小摩擦，以保证转轴能正常转动；
③闭合开关时线圈不要处于平衡位置.
(1)把线圈固定在转轴上.
(2)先将支架固定在底座上，然后将转轴安装在支架上，注意使线圈和转轴能较好地转动.
(3)用螺钉把电刷固定在底座上，同时使电刷与转轴上的换向器接触.
(4)从固定电刷的两个螺钉上引出两根导线.
(5)分别把两个弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，另一端用磁体夹住.
3. 实验与观察
(1)把电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来，接通电路，观察线圈的转动情况.
(2)改变通过线圈的电流方向，观察线圈的转动方向是否改变.
(3)将蹄形磁体的两个磁极对调，改变线圈所在处的磁场方向，观察线圈的转动方向是否改变.
(4)移动滑动变阻器的滑片，改变通过线圈的电流大小，观察线圈转动的速度是否改变，怎样改变.
4. 交流与小结
(1)电动机的转动方向与线圈中的电流方向和线圈所处磁场的方向有关，要改变电动机的转动方向，只能改变其中之一.
(2)增大线圈中的电流，线圈转动的速度变大. 增大线圈转速的方法还有：增大线圈所处磁场的磁场强弱、增加线圈匝数、减小摩擦力等.
[ 2021·苏州] 在安装直流电动机模型的实验中，小杰同学按照教材的要求安装了一台如图16-3-9 所示的直流电动机模型. 安装完毕，闭合开关后，线圈顺时针转动，则能使线圈逆时针转动的做法是( )
A. 减少一节电池
B. 把电源两极对调
C. 增加一节电池
D. 把电源和磁铁的两极同时对调
B
例 3
规律总结：
①电动机转向与磁场方向、电流方向的关系：“一变就变” “全变不变”，意思是磁场方向和电流方向有一个反向, 电动机的转向就会发生改变；磁场方向和电流方向都反向, 电动机的转向不发生改变.
②电动机转速与磁场强弱、电流大小的关系：“一增则增 ”“全增更增”，意思是电流增大和磁场增强都会引起电动机转速加快,如果磁场增强、电流也增大,电动机转速就会更快.
【2021·淄博】如图所示是“探究通电导线在磁场中受力”的实验装置．瞬间接通电路，原来静止的导线ab向右运动．要使导线ab向左运动，可行的措施是(　　)
A．将磁体的N、S极对调
B．增大电源电压
C．换用磁性更强的磁体
D．将磁体的N、S极对调，同时改变电流的方向
1
A
巩固新知
【2020·宿迁】如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是(　　)
A．水平向右
B．水平向左
C．竖直向上
D．竖直向下
A
2
【2021·昆明】在“探究电动机为什么会转动”的实验中：
(1)我们首先想到的是磁体间发生相互作用是因为一个磁体放在了另一个磁体的磁场中，那么通电导体周围也存在________，磁体会对通电导体产生力的作用吗？
磁场
3
(2)如图所示，将一根导体ab置于蹄形磁铁的两极之间，未闭合开关前，导体___________，闭合开关后，导体_______，说明磁场对________导体有力的作用．
静止不动
运动
通电
(3)断开开关，将图中磁铁的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向_______，说明通电导体在磁场中的受力方向与___________有关．
相反
磁场方向
(4)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体ab的运动方向与对调前的运动方向_______，说明通电导体在磁场中的受力方向与__________有关．
(5)如果同时改变磁场方向和电流方向，_______(填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关．
相反
电流方向
不能
通电线圈在磁场里处于平衡位置时，下列说法中正确的是(　　)
A．磁感线与线圈平面平行，线圈不受力
B．磁感线与线圈平面垂直，线圈不受力
C．磁感线与线圈平面平行，线圈受到平衡力
D．磁感线与线圈平面垂直，线圈受到平衡力
4
D
【2020·扬州】如图为直流电动机的工作原理图，下列分析正确的是(　　)
A．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
B．电动机通电后不转，一定是电路断路
C．电动机工作过程中，消耗的电能
全部转化为机械能
D．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
A
5
【2020·淮安淮安区一模】如图所示，线圈用漆包线绕制，线圈一端导线的绝缘漆被完全刮去，另一端被刮去一半．闭合开关，因磁场对通电导线________(填“有”或“无”)力的作用，通电线圈________(填“能”或“不能”)发生转动；改变通过线圈的电流方向或磁场方向，线圈的________方向会
随着改变．
有
6
能
转动
【2021·宿迁】如图所示，干电池底部吸有强磁铁(可导电)．在干电池的正极上支有一“门”字形导线框，导线框B侧和套在强磁铁上导电圆环C连接，导线框和圆环C能够一起绕干电池持续转动，圆环C在转动过程中与强磁铁接触良好．
7
导线框转动的动力来源(　　)
A．只有线框A侧受到磁场对电流的作用
B．只有线框B侧受到磁场对电流的作用
C．线框A侧、B侧都受到磁场对电流的作用
D．线框A侧、B侧都不受到磁场对电流的作用，而是受到的其他外力
B
【2021·安徽】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；
8
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
磁场对电流的作用 电动机
安装直流电动机模型
电动机
应用
磁场对通电导线的作用
其他应用
结构
能量转化
换向器
归纳新知
再见