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20.4 电动机
观察与思考
日常生活中哪些地方用到了电动机？
电动机工作的原理是怎样的呢？
一、磁场对通电导线的作用
I
N
S
磁体周围存在什么？
通电导线周围存在什么？
磁场
磁场
磁场
相互作用
思考：通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
演示：将金属杆放入磁场中，接通电源，观察现象。
结论：通电导体在磁场中受到力的作用。
现象：原来静止在磁场中的导体发生运动。
1.磁场对通电导线的作用
实验1
N
S
I
F
结论：受力方向与电流方向有关。
现象：磁场中导体运动方向发生了改变。
演示：改变电流的方向，观察金属杆的运动方向。
实验2
结论：受力方向与磁场方向有关。
现象：磁场中导体运动方向发生了改变。
演示：改变磁场的方向，观察金属杆的运动方向。
实验3
N
S
F
I
结论：
通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流的方向和磁感线的方向都有关系。
思考：如果同时改变电流方向和磁场方向，通电导线受力的方向会怎样？
通电导线受力的方向不改变。
（中考 镇江）如图是探究“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
a
b
N
S
A
例题
2.通电线圈在磁场中转动
通电线圈在磁场中受到力的作用，可以在磁场里转动过一定角度，但不能持续转动。
演示：如果把一个通电的线框放在磁场中，它会怎样运动呢？
磁场方向
电流方向
转动方向
如何使通电线圈在磁场中持续转动？
与
有关
想想做做：让线圈转起来。
实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。
只刮掉半周的目的是什么？
（点击观看）
二、电动机的构造
1.线圈不能持续转动的原因
通电线圈在磁场中两边受力，
但方向相反，发生顺时针转动。
通电线圈受平衡力作用，达到
平衡位置。这时由于惯性，线
圈还会继续转动。
（点击观看）
线圈靠惯性越过平衡位置后，
磁场力作用的结果使线圈逆
时针旋转。（受到阻碍）
通电线圈最后静止在平衡位置。
如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈就可以持续转下去了。
小小电动机
将一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这样线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈不受力，这样就不会受到阻碍；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续持续转动下去。
2.使线圈持续转动的方法
有没有更好的方法呢？
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？
3.电动机的基本构造
定子
转子
换向器
定子：磁极、外壳等组成的固定部分。
转子：线圈、转轴、换向器等组成转动部分。
铜半环作用（E，F）：自动改变线圈中电流方向（每半周改变一次）。
两个铜半环
电刷
电刷作用（A，B)：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器：由电刷和两个铜半环组成。
（点击观看）
4.直流电动机的基本原理
换向器的作用：当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向，从而实现了线圈的持续转动。
工作原理：利用了通电线圈在磁场中受力转动。
电动机能将电能转化为机械能
线圈电流方向：
a → b，c → d
线圈受力方向：
ab 向上，cd 向下
线圈转动情况：
顺时针
线圈受力方向：
线圈转动情况：
无电流
不受力
由于惯性继续转动
线圈电流方向：
线圈受力方向：
线圈转动情况：
d → c，b → a
cd 向上，ab 向下
顺时针
线圈电流方向：
线圈受力方向：
线圈转动情况：
无电流
不受力
由于惯性继续转动
线圈电流方向：
扬声器是怎样发生的？
作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。
结构：线圈、永久性磁体、锥形纸盆。
原理：
【多选】下列关于电动机的说法中正确的是（ ）
A．电动机是将机械能转化为电能的装置
B．换向器使通入线圈内的电流方向发生有规律的变
化，从而让线圈能不停地转动
C．当电动机内的线圈转到其平面与磁场方向垂直的位
置时会停止转动
D．直流电动机模型中线圈是靠惯性转过平衡位置的
BD
例题
电动机
磁场对通电导线的作用
磁场对通电导线有力的作用
电动机
基本构造：定子和转子
工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动
能量转化：电能转化为机械能
与电流方向和磁场方向有关
1．（多选）要改变直流电动机转向，可以采用（ ）
A．只改变电流方向 B．只改变磁场方向
C．只增大电流强度 D．同时改变电流方向和磁场方向
AB
（1）探究实验1：观察图所示的
实验：当开关断开时，导线 ab 静
止不动，而一旦闭合开关，你将
看到的现象是____________，说明_______________________________。
2．探究:磁场对通电导线的作用
导线运动
通电导线在磁场中受到力的作用
（2）探究实验2:留心的同学还会注意到，闭合开关时，金属棒相对于蹄形磁铁向里运动，而如果对调电源的两极，那么将看到金属棒相对于蹄形磁铁向____运动，这一现象说明________________________________________________。
（3）探究实验3：如果电源的正负极不对调，而是把蹄形磁铁上下翻转一下（S 极在上），那么将看到金属棒相对于蹄形磁铁向______运动，这一现象说明___________________________________________________。
外
通电导线在磁场中受力的方向与电流方向有关
外
通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向有关
3.（中考 包头）如图是某灵敏电流计的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线圈相连。当线圈中
有电流通过时，线圈会转动，原因是
______________________；若改变线
圈中的电流方向，指针的偏转方向将
_________。
通电线圈在磁场中受力
改变
