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第十六章 电磁现象
第四节 电动机
知识清单
一、磁场对通电导线的作用
1.作用:通电导线在磁场中受到 .
2.方向:力的方向跟 、 有关.
二、电动机
1.基本构造:能够转动的 (即 )和固定不动的______________________(即 ).
2.平衡位置:通电线圈在磁场中受到 会发生转动,转到线圈平面和___________________垂直的位置时,通电线圈两组对边受力大小 ,方向 ,并且作用在同一直线上,互相平衡,这一位置叫作线圈的平衡位置.
3.使通电线圈持续转动的方法:当线圈刚转过 时,立即改变线圈中的 ,由于受力方向改变,线圈就可以按原来的方向继续转动.这样,每当线圈刚转过平衡位置,就改变一次电流方向,线圈就可以不停地转动下去.
4.换向器的作用:每当线圈刚转过 时,自动改变线圈中的 ,使线圈 .
5.工作原理:电动机是根据 的原理制成的.电动机在工作过程中将 能转化为 能.
6.生活中的电动机,如扬声器等.
基础演练
考点一 磁场对通电导线的作用
1.如图所示,用来研究磁场对电流作用力的实验装置是 ( )
2.如图,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.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
考点二 电动机
3.为了使电动机的转动方向发生改变,下列措施可行的是 ( )
A.同时改变电流方向和磁场方向 B.使磁场增强
C.使电动机线圈中的电流增大 D.只改变电流方向或只改变磁场方向
4.小科同学在装配电动机模型时,正确连接电路后闭合开关,发现电动机并没有如期转动起来,于是他做了以下调节:
①更换电压更大的电源;②向左移动滑动变阻器滑片;③调节线圈的初始位置;④改变电源的正、负极;⑤改变磁场方向,你认为他能达到目的的调节有 ( )
A.①②③ B.②③④ C.③④⑤ D.①④⑤
5.如图所示,在直流电动机的工作过程中,“换向器”起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的 ,从而实现
通电线圈在磁场中的连续转动.电动机工作时是把电能转化为 能.
6.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能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
(2)如图所示,将一根导体ab置于蹄形磁体的两极之间,未闭合开关前,导体 ,闭合开关后,导体 ,说明磁场对通电导体有力的作用.
(3)断开开关,将图中磁体的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.
(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, (选填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关.
能力提升
7.实验室用的电流表的内部构造主要包括金属线圈和磁体,金属线圈悬置在磁体的两极间,线圈同时与一根指针和一根蜗旋状弹簧相连,如图所示.当线圈中有电流通过时,线圈就会转动并带动指针偏转,显示出电流的大小.这种电流表的工作原理是 ( )
A.磁极间存在着力的相互作用 B.磁场对通电导体有力的作用
C.通电导体的周围存在着磁场 D.电流的磁效应
8.如图所示,通电导线a、b固定不动,左磁体对a的作用力为右磁体对b的作用力为 下列说法正确的是 ( )
9.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
10.电动机在现代生产、生活中有广泛的应用.
(1)如图所示是电动机原理图,将通电线圈abcd置于磁场中,线圈的ab、cd边受到 ,使线圈转动起来.
(2)某电动车是利用电动机来驱动车轮转动的,遇到障碍时,只要按下倒车开关就能改变线圈中 来实现倒车.
11.研究电动机的工作过程.
(1)电动机的工作原理是磁场对 有力的作用.图甲中,线圈左右两边框ab、cd 的受力方向相反,其原因是 .
(2)图乙中的线圈所在的位置 (选填“是”或“不是”)平衡位置,图中C、D组成的装置叫 ,它的作用是在线圈 (选填“刚转到”“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时,自动改变线圈中的电流方向,从而使线圈持续转动.
(3)Ⅰ.小明将图丙中直流电动机模型接入电路,各部分连接完好,结果电动机却不能转动.他用手轻轻地碰了一下线圈后,直流电动机模型开始正常转动,模型刚开始不转的原因可能是 (填序号).
A.直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B.电源电压太低
C.线圈刚好处于平衡位置 D.线圈中的电流太小
Ⅱ.调换器件 (填器件序号)的放置方向可方便改变电动机的转动方向.
12.同学们在制作电动机模型时,把一段粗漆包线绕成约3cm×2cm的矩形线圈,漆包线在线圈的两端各伸出约3cm.然后,用小刀刮去两端引线的漆皮.用硬金属丝做两个支架,固定在硬纸板上,两个支架分别与电池的两极相连.把线圈放在支架上,线圈下放一块强磁体,如图所示.给线圈通电并用手轻推一下,线圈就会不停地转下去.
(1)在漆包线两端用小刀刮去引线的漆皮,刮线的要求是 (选填“A”或“B”).
A.两端全刮掉 B.一端全部刮掉,另一端只刮半周
(2)线圈在转动过程中把 能转化为 能.
(3)小华组装好实验装置,接通电源后,发现线圈不能转动,写出一条可能造成该现象的原因: .
素养培育
13.将表面有金属镀层的磁体吸在干电池的负极,将一根硬铜线折成导线框abcd搭在干电池的正极和磁体上,如图所示.导线框abcd就会以干电池为轴运转起来.
(1)如果将磁体的N、S极对调,导线框的转动方向将 (选填“改变”或“不变”).
(2)通电时间稍长,干电池会明显发热,原因是干电池 ;干电池供电是将___________能转化为电能.
(3)导线框能够转动的原因是左右两段导线受到的力的方向是 的,导线框转动时是将 能转化为机械能.
参考答案
知识清单
一、1.力的作用 2.电流方向 磁场方向
二、1.线圈 转子 磁体 定子
2.力的作用 磁感线 相等 相反
3.平衡位置 电流方向
4.平衡位置 电流方向 沿原来的方向继续转动下去
5.通电线圈在磁场中受力转动 电 机械
基础演练
1. D 2. B 3. D 4. A 5.电流方向 机械
6.(1)磁场 (2)静止不动 运动 (3)相反 磁场方向
(4)相反 电流方向 (5)不能
能力提升
7. B 8. A 9. D
10.(1)力的作用 (2)电流的方向
11.(1)通电线圈 电流方向不同 (2)是 换向器 刚转过( 3) Ⅰ . CⅡ.①
12.(1)B (2)电 机械 (3)电源电压较低(或:磁场太弱;或:开始时线圈处在平衡位置)
素养培育
13.(1)改变 (2)短路化学 (3)相反 电 [解析](1)导线框能转动起来是因为通电导体在磁场中受到力的作用;由于通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关,所以将磁体的N、S极对调(磁场方向相反),导线框的转动方向将改变.(2)用导线直接将电源的正、负极相连会造成电源短路,电流很大,根据Q=I Rt可知,通电时间稍长,干电池会明显发热;干电池供电是将化学能转化为电能.
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