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第4节 电动机
考点一、磁场对通电导体的作用
（一）磁场对通电直导线的作用
实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。
(1)只把电源正、负极对调后接人电路，从而改变导线AB中的电流方向，则导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向发生改变。
(2)只把磁极对调一下，改变磁场方向，导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向也发生改变。
(3)如果把电源正、负极对调后接入电路，同时对调一下磁极，即同时改变导线AB中的电流方向和磁场方向，导线AB的运动方向不变，即导线AB受力的方向不变。
结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。
只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。
（二）磁场对通电线圈的作用
(1)通电线圈在磁场中的运动情况
通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
(2)通电线圈在磁场中的转动分析
如图所示，使线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。
①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。
②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。
③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动，说明线圈在这个位置所受的作用力是阻碍它沿顺时针方向转动的。
(3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。
典例1：（2022八下·杭州月考）如图所示是“线圈不能持续转动”的三幅实验图，下列说法中不正确的是( )
A．三幅图中，导线ab、cd所受的磁力方向始终没有发生改变
B．图乙中，线圈能够持续往下转动变成图丙所示，是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈abcd一定会在图乙所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈abcd一定会在图乙的平衡位置左右摆动，永不停止
【答案】D
【解析】电动机利用了通电导体在磁场中受力的原理；导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，对线圈在磁场中的受力情况进行分析可对选项中的描述做出判断。
【解答】A.导体受力的方向与电流的方向、磁场的方向有关，三图中，线圈在转动，但电流方向、磁场方向均未改变，所以导线受力方向没有发生改变，故A正确不合题意；
B.乙图中，线圈中的ab与cd所受磁力在一条直线上，且方向相反，无法使线圈再转动，因此线圈能够连续往下转动变成丙图所示，是由于惯性，故B正确不合题意；
C.通电一段时间后，线圈abcd由于在竖直方向受力平衡，所以最终会停止在乙图所示的位置，故C正确不合题意；
D.闭合开关，线圈abcd会在乙图的平衡位置左右摆动，但最终会因为受力平衡而停止，故D错误符合题意。
变式1：如图所示是 的工作原理图，部件“AB”是 ，其作用是当线圈因惯性转过 时，立即改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈在磁场中持续转动下去。电动机工作时，把电能转化为 。
【答案】直流电动机；换向器；平衡位置；机械能
【解析】（1）发电机和电动机的工作原理图十分相似，有电源的为电动机，有电流表的为发电机；
【解答】（1）如图所示，电路中存在电源，应该是直流电动机的工作原理图；
（2）部件“AB”是换向器，其作用是当线圈因惯性转过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈在磁场中持续转动下去。
（3）电动机工作时，把电能转化为机械能。
变式2：（2022八下·滨江期末）小滨在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小、导体在磁场中的长度以及磁场强度有关。他设计了如图装置探究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系，实验步骤如下：
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
②给导体通入电流I1，观察悬线偏转的角度α1；
③给导体通入电流I2(I2>I1)，观察悬线偏转的角度α2；
④给导体通入电流I3(I3>I2)，观察悬线偏转的角度α3；
⑤比较α1、α2、α3的大小关系，发现α3>α2>α1
（1）本实验通过 来比较通电导体受到的作用力的大小。
（2）小滨实验可获得的结论是： 。
（3）小滨想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与磁场强弱是否有关，请你帮他设计实验方案。【答案】（1）比较悬线偏转的角度大小
（2）磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小有关
（3）①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
②给导体通入电流I1，观察悬线偏转的角度a1；
③替换磁性较强的磁铁，观察悬线偏转的角度a2；
④再次替换磁性较强的磁铁，观察悬线偏转的角度a3。
【解析】（1）改变导体中电流的大小，通过比较悬线偏转的角度大小可以知道磁场给通电导体的作用力与电流是否有关；
【解答】（1）由题意可知，磁场给通电导体的作用力越大，则悬线偏转的角度大小就越大，所以通过比较悬线偏转的角度大小可以知道磁场给通电导体的作用力的大小；
（2）由实验步骤可知，当导体中的电流越大时，悬线偏转的角度大小越大，所以可获得的结论是：磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小有关；
（3）小滨想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与磁场强弱是否有关，根据控制变量法可知，实验中需要控制通过导体的电流不变，改变磁场的强弱；
实验方案为：①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
②给导体通入电流I1，观察悬线偏转的角度a1；
③替换磁性较强的磁铁，观察悬线偏转的角度a2；
④再次替换磁性较强的磁铁，观察悬线偏转的角度a3。
变式3：（2022八下·温州期末）为研究通电导体在磁场中受力大小的影响因素，小明利用弹簧测力计、粗细和材料相同的不同导体在同一磁场中进行相关实验，得到实验数据如表:
实验次数(米) 导体长度 通过导体的电流 (安) 导体受到磁场的作用力 (牛)
1 0.1 0.2 2
2 0.2 0.2 4
3 0.2 0.4 8
（1）实验中除了弹簧测力计外，还需用到的测量仪器有
（2）本实验基于的猜想是
（3）分析表中数据，若保持导体的材料、粗细与所处磁场不变，当导体长度为0.3米、通过的电流为0.3安时，导体受到磁场的作用力为 牛。
【答案】（1）刻度尺、电流表
（2）通电导体在磁场中受力的大小可能与导体长度、电流大小有关
（3）9
【解析】（1）分析表格中的数据，根据要测量的物理量选择合适的测量工具；
（2）除了导体受到的作用力外，表格中测量了哪些物理量，这个实验就基于这些因素进行猜想；
（3）分别将1和2，2和3进行比较，找到导体受到的作用力与导线长度，电流大小之间的定量关系，然后再进行计算即可。
【解答】（1）根据表格可知，需要测量的物理量分别为导线长度、电流大小和作用力，因此除了测量力的弹簧测力计外，还需要刻度尺和电流表；
（2）表格中出了导体受到的作用力外，还记录了导体的长度和电流的大小，因此本实验基于的猜想是：通电导体在磁场中受力的大小可能与导体长度、电流大小有关。
（3）对比实验1和2可知，当电流相同时，长度增大：0.2÷0.1=2倍时，导体受到的作用力增大到：4N÷2N=2倍，可见，导体受到的作用力与导线长度成正比；
对比实验1和3可知，当导线长度相同时，电流增大到：0.4÷0.2=2倍时，导体受到的作用力增大到：8N÷4N=2倍，可见，导体受到的作用力与电流大小成正比；
与实验1对比，当导体长度为0.3m，电流为0.3A时，相当于长度增大到原来的3倍，电流增大到原来的倍，因此导体受到的作用力为：
考点二、直流电动机
（一）直流电动机的工作原理
直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。
（二）直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。
（三）换向器的结构与作用
(1)结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。
(2)作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。
（四）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点
(1)转动方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，则转动方向不变。
(2)转速大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，转速越快。
（五）直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因
(1)电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。
(2)摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。
(3)电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。
(4)仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。
典例1：（2022八下·杭州期末）小应自制了一个直流电动机模型，如图所示。回形针做成两个支架，分别与电池两极相连。用漆包铜线绕成一个线圈，以线圈引线为轴，用小刀刮去轴的一端全部绝缘漆，另一端只刮去上半周绝缘漆。将线圈放在支架上，磁体放在线圈边，闭合开关，轻轻拨动线圈，此时线圈顺时针转动，则下列说法错误的是( )
A．若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动
B．若再增加一节干电池，线圈转动速度加快
C．刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器
D．工作时将机械能转化为电能
【答案】D
【解析】（1）通电导体在磁场中受力方向与磁场方向和电流方向有关；
（2）通电导体在磁场中受力的大小与磁场强弱和电流大小有关；
（3）换向器用于改变线圈中的电流方向，从而保证线圈能够持续运动下去；
（4）根据电动机的能量转化判断。
【解答】 A.若仅改变磁极方向，那么磁场方向会发生改变，那么线圈的转动方向相符，即线圈会逆时针转动，故A正确不合题意；
B.若再增加一节干电池，那么电压增大，经过线圈的电流增大，线圈受到的磁力增大，导致线圈转动速度加快，故B正确不合题意；
C.刮去上半周绝缘漆，当转动180°后，绝缘漆切断电流，线圈依靠惯性完成下半圈的转动，从而回到起始位置，利用刮掉的部分接通电路再次受力转动，它的作用相当于换向器，故C正确不合题意；
D.工作时将电能转化为机械能，故D错误符合题意。
变式1：小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后(有电流通过灯丝，灯就发光)，他们看到的现象分别是( )
A．小明看到线圈连续转动，灯时亮时灭
B．小华看到线圈连续转动，灯连续发光
C．小华看到线圈左右摆动，灯时亮时灭
D．小明看到线圈左右摆动，灯连续发光
【答案】D
【解析】该线圈之所以能转动，是据通电导线在磁场中受力的作用的原理来工作的，但是该线圈在转过平衡位置时，若不改变电流的方向，此时所受到的磁场力会阻碍线圈的转动，故为了使线圈持续转动，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用，另一个半周利用惯性转动，据此分析判断。
【解答】小华将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样在一个半周内受到磁场的力的作用为转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，灯时亮时灭，故B、C错误；
小明把两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，但电路中有持续的电流，灯泡会持续发光，故A错误，D正确。
变式2：电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
（1）如图所示是电动机的工作原理图，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。
【答案】（1）力的作用（2）电流的方向
【解析】（1）力是改变物体运动状态的原因；
（2）通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关。
【解答】（1）如图所示是电动机的工作原理图，将通电线圈abcd置于磁场中，线圈的ab、cd边受到力的作用，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电流的方向来实现倒车。
变式3：为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机的主要构造制作了一台简易电动机(如图所示)。他用回形针做成两个支架，分别与电源的两极相连，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，小明可采取的措施是（ )
A．改变电流的方向 B．提高电源电压
C．增加线圈的匝数 D．同时改变磁场方向和电流方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转动，原因不可能是（ )
A．磁体磁性太弱 B．线圈处于平衡位置
C．通过线圈的电流太大 D．电源电压太低
（3）为了提高电动机的转速，可采取的方法是 （写出一条即可)。
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是 。
【答案】（1）A
（2）C
（3）提高电源电压(或增加线圈的匝数，或换用强磁体)
（4）滑动变阻器
【解析】（1）要改变线圈的转动方向，就必须改变线圈受到磁力的方向，而通电导体在磁场中的受力方向与电流方向和磁场方向有关，则方法为要么改变电流方向，要么改变磁场方向，故A正确，B、C、D错误。故选A。
（2）闭合开关后，电动机不转动，可能是线圈受到磁力太小，即磁性太弱，或者电源电压太低导致电流过小，或者线圈处于平衡位置不受磁力，故A、B、D正确不合题意；
如果通过线圈的电流太大，那么线圈受到磁力的方向较大，很容易转动起来，故C错误符合题意。
（3）要提高电动机的转速，就必须增大线圈受到的磁力，即增大电流或增大磁场，那么采取的方法为：提高电源电压或增加线圈的匝数，或换用强磁铁。
（4）要条件电动机的转速，可以改变通过电动机的电流，即主要器材为滑动变阻器。
1．（2021八下·丽水期末）关于如图所示的实验装置，表述错误的是（ ）
A．可研究电磁感应现象 B．可演示电动机原理
C．可将电能转化为机械能 D．可研究磁场对通电导体的作用
【答案】A
【解析】A.闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力而运动起来，这是电动机的工作原理，不能探究电磁感应现象，故A错误符合题意，B正确不合题意；
该实验可探究磁场对通电导体的作用，并演示电动机原理，故C、D正确不合题意。
2．（2021八下·柯桥期末）为倡导绿色出行，柯桥区不少乡镇举行过自行车骑行比赛，如图是某选手用的自行车前轮的结构图，行驶中，磁铁靠近传感器时，磁场能使其中的带电粒子发生偏转(即相当于通电导体在磁场中受力运动)，产生一种信号，信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程，下列能说明其原理的是( )
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】根据“磁铁靠近传感器时，磁场能使其中的带电粒子发生偏转(即相当于通电导体在磁场中受力运动)，产生一种信号”可知，信号速度计的工作原理为通电导体在磁场中受力运动，据此分析判断。
A.当导体中有电流经过时，小磁针的指向发生偏转，说明电流周围存在磁场，故A不合题意；
B.导体在磁场中做切割磁感线运动时，电流表的指针摆动，产生感应电流，故B不合题意；
C.线圈在磁场中切割磁感线，产生感应电流，这是电磁感应，故C不合题意；
D.闭合开关后，通过电流的导体在磁场中受力运动，故D符合题意。
3．用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力( )
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
【答案】A
【解析】ab向右运动，说明它受到的磁力向右；ab向左运动，说明它受到的磁力向左。电源的正负极对调，则通过ab的电流方向发生改变，则这个事实可以说明通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关，故A正确，而B、C、D错误。
4．如图所示，通电导体a、b固定不动，左磁体对a的作用力为Fa，右磁体对b的作用力为Fb，下列说法中正确的是（ )
A．Fa、Fb方向相反 B．Fa、Fb方向相同 C．Fa、Fb方向相反 D．Fa、Fb方向相同
【答案】A
【解析】根据通电导体在磁场中受力方向的影响因素分析判断。
【解答】通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关。
A.a、b所在磁场方向相同，a中电流方向向外，b中电流方向向内，即电流方向相反，那么a、b受到磁力方向相反，故A正确；
B.a、b所在磁场方向相同，a中电流方向向内，b中电流方向向外，即电流方向相反，那么a、b受到磁力方向相反，故B错误；
C.a、b所在磁场方向相反，a中电流方向向外，b中电流方向向内，即电流方向相反，那么a、b受到磁力方向相同，故C错误；
D.a、b所在磁场方向相同，a中电流方向向内，b中电流方向向外，即电流方向相反，那么a、b受到磁力方向相反，故D错误。
5．（2019八下·绍兴期中）如图所示为小玲和小辉制作的一种直流电动机模型，他们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，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。
（1）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时 （填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够 ；
（2）可以通过改变 （填一种方法）方向，改变线圈的转动方向；
（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是 ，这时可进行的有效尝试是 。
【答案】（1）切断线圈中的电流；利用惯性继续转动
（2）电流（或磁场）
（3）磁场太弱（或电流太小）；换用较强的磁场（或增加电池节数）。（后两空合理即可）
【解析】（1）当线圈到达平衡位置时，如果不改变电流方向，线圈受到磁力方向会原来相反，导致线圈在平衡位置摆动，直至静止下来，使线圈的旋转无法完成；只留一半漆皮，可使线圈只有半周受力，另外半周靠惯性完成连续转动；
（2）线圈的转动方向受到磁场方向和电流方向的影响；
（3）线圈抖动一下，说明线圈受到了磁力，但没有转动，说明受到的磁力太小，即磁场太弱或线圈电流太小，可从这两个方面寻找解决办法。
【解答】（1）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时切断线圈中的电流，目的是使线圈能够利用惯性继续转动；
（2）可以通过改变电流（或磁场）方向，改变线圈的转动方向；
（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是磁场太弱，可以换用较强的磁场；也可能是线圈的电流太小，可以增加电磁的节数增大电压。
6．（2022八下·温州期末）图甲是欧姆在研究电学原理时，设计的一款能测量电流大小的电流扭秤(内部结构如图乙)。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，为保证测量的可靠性，欧姆对电流扭秤进行了多次试测，数据如下表：
组别 水银温度/℃ 磁针偏转情况
A B 方向 角度
1 40 10 顺时针 3θ
2 40 20 顺时针 2θ
3 40 30 顺时针 θ
4 40 50 逆时针 θ
（1）实验中欧姆是通过 来反应电流大小的。
（2）根据欧姆的实验数据，控制A、B中水银温度分别为30℃和50℃，可推测磁针偏转的方向及角度为 。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可采用的方法是 。(列举1点)
【答案】（1）磁针偏转角度（2）逆时针转过2θ
（3）换用磁性更强的磁针(或减小磁针和导体之间的距离)
【解析】（1）当导体中有电流经过时会产生磁场，小磁针受到磁力作用而发生偏转，且通过的电流越大，磁场越强，小磁针受到的磁力越大，最终小磁针的偏转角度越大。
（2）根据表格数据，分析磁针偏转方向和偏转角度的变化规律，然后进行推算即可；
（3）磁针的偏转角度与它受到磁力的大小有关，据此分析改进方法。
【解答】（1）实验中欧姆是通过磁针偏转角度来反应电流大小的。
（2）根据实验1和4可知，当A的温度高于B的温度时，磁针顺时针方向旋转；反之，磁针逆时针方向旋转。由此可知，当A为30℃，B为50℃时，A的温度低于B，那么磁场逆时针方向旋转。
根据实验1、2、3可知，当温差为30℃时，磁针偏转3θ；当温差为20℃时，磁针偏转2θ；当温差为10℃时，磁针偏转θ，那么磁针偏转角度与温差成正比。据此可知，当A为30℃，B为50℃时，温差为20℃，那么此时磁针偏转2θ。综上所述，磁针应该逆时针转过2θ。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，就必须增大磁力；
①换用磁性更强的小磁针；
②磁力大小与磁体之间的距离成反比，即此时可以减小磁针到导体之间的距离。
7．（2022八下·温岭期末）如图，是电学实验箱中的电动机。该电动机中有两个半环形磁体，为了研究磁极分布情况，提出了三种猜想并进行了相关实验，如表。
（1）请将猜想2内容补充完整：磁极呈 分布。
（2）根据实验，可判断猜想 (选填“1”、“2”或“3”)是正确的。
（3）结合电动机结构和实验现象，推断两磁铁的南北极分布是否完全一样？并说明判断理由。
猜想 描述 猜想1：磁极呈上下分布 猜想2：磁极呈？分布 猜想3：磁极呈内外分布
图示
实验 操作和现象 固定上面磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端，均被吸引 固定左边磁铁，将右边磁铁两侧分别靠近，均被吸引 固定左侧磁铁，将右侧磁铁靠近，两磁铁互相排斥
实验图示
【答案】（1）左右
（2）3
（3）不一样，根据验证猜想3实验中的现象，其中一个磁体的内侧和另一个磁体的外侧是同名磁极。(或“根据电动机结构，一对磁体的内侧为异名磁极。”)
【解析】（1）根据猜想2中的图示可知，磁极呈左右方向分布；
（2）当两个物体的磁极靠近磁极时，应该表现为相互吸引和相互排斥。如果只表现为相互吸引，那么不能说明接触的就是磁极。根据表格数据可知，可判断猜想3正确。
（3）结合电动机结构和实验现象可知，两磁铁的南北极分布不相同，理由是：根据验证猜想3实验中的现象，其中一个磁体的内侧和另一个磁体的外侧是同名磁极。(或“根据电动机结构，一对磁体的内侧为异名磁极。”)
8．（2022八下·杭州月考）根据装配直流电动机模型实验，回答下列问题。
（1）直流电动机的工作原理是 。电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 （填名称）来实现的。
（2）实验中要研究电动机转动方向和转动速度的影响因素，请你在下列方框中画出电路图。
（3）若要改变电动机的转动方向，下列方法中可行的是 （填字母）。
A．同时改变电流方向和磁场方向 B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大 D．使磁场增强
（4）你在安装电动机模型的时候，如果遇到电动机转子不转，请你分析可能的原因及解决的办法（写出两种）。
原因
1： ；解决办法： 。
原因
2： ；解决办法： 。
【答案】（1）通电线圈能在磁场中转动；换向器
（2）
（3）B
（4）电路中的电源电力不足；更换电池，增加电源电压；转子处在平衡位置；用手拨动转子
【解析】（1）根据直流电动机的工作原理解答。根据直流电动机的结构和工作过程解答。
（2）通电导体在磁场中的受力分析与磁场方向和电流方向有关；通电导体在磁场中受力的大小与磁场强弱和电流大小有关，据此设计电路。
（3）根据通电导体在磁场中受力方向的影响因素判断；
（4）电动机的转子不转，可能是受到的电磁力太小，也可能是线圈处于平衡位置，据此分析解答。【解答】（1）直流电动机的工作原理是通电线圈能在磁场中转动。电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠换向器来实现的。
（2）电动机的转速大小与电流大小有关，因此要改变转速，就要改变电流，即将一个变阻器与电动机串联即可，如下图所示：
（3）电动机的转动方向与电流方向和磁场方向有关，故选B。
（4）电动机的转子不转，可能原因为：
原因 1：电路中的电源电力不足；解决办法：更换电池，增加电源电压。
原因 2：转子处在平衡位置；解决办法：用手拨动转子。
9．如图甲所示是小明同学安装好的直流电动机模型。
（1）在安装该模型时，要按照 （填“由外向内”或“由内向外”)的顺序安装。
（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是 （填字母)。
A．要尽量减小轴与轴架之间的摩擦 B．电刷与换向器的接触松紧要适当
C．不要使各元件因安装不当而产生形变 D．每一只固定螺钉均不能拧紧
（3）小明把安装好的电动机、滑动变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示。
①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接 。(要求滑片向左移动时，电动机的转速变小)
②若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拨，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是 。
（4）图甲中换向器(元件A)的作用是 。
【答案】（1）由内向外
（2）A；B；C
（3）；线圈处在平衡位置
（4）自动改变线圈中的电流方向
【解析】（1）按照从内到外的顺序安装，根据有利于正确安装各个元件的位置；
（2）直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它的转动方向与磁场方向和电流方向有关；它的转动速度与磁场的强弱和电流的大小有关，根据电动机的工作过程判断；
（3）①根据电动机转速大小变化确定通过电路的电流变化，再根据电流变化确定变阻器的阻值变化，最终确定变阻器的接线情况；
②当线圈处在平衡位置时，线圈两侧受到的电磁力大小相等，方向相反，则相互抵消，此时线圈不能力；
（4）根据换向器的作用解答。
【解答】（1）在安装该模型时要按照由内而外的顺序安装。
（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，安装时要注意：
①要尽量减小轴与轴架之间的摩擦；
②电刷与换向器的接触松紧要适当；
③不要使各元件因安装不当而产生形变；
④每一只固定螺钉均应拧紧；
故ABC正确、D错误；故选ABC。
（3）①滑片向左移，电动机转速变慢，说明滑片向左移时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，则滑动变阻器用右半部分电阻丝，把电动机、滑动变阻器串联接入电路，实物图如下所示：
；
②如果线圈位置与磁场平行，线圈处于平衡位置，闭合开关，线圈不受磁场力，线圈不动；
闭合开关，线圈不转，用手轻轻一拔，线圈转到非平衡位置，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因是线圈处于平衡位置。
（4）图甲中换向器(元件A)的作用是 自动改变线圈中的电流方向。
10．（2022八下·金华期中）学习了电磁知识后，小柯了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢？他将两根导线（可伸长）平行放置后固定（如图 1 甲所示），然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答问题。
（1）分析图 1 （选填序号），可知通电导线之间作用力大小与电流大小有关。
（2）得到通电导线之间的相互作用力的方向与电流方向有关的结论，你的依据是 。（3）如图 2 所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关 S 闭合，则该星形回路将 。
A．不会变形 B．会变形，所围面积减小
C．会变形，所围面积增大 D．会变形，所围总面积不变
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，还与哪个因素有关？（写出一个因素） 。
【答案】（1）丙、丁
（2）对比乙和丙，在电流大小相同的情况下，电流方向不同，两根导线分别出现靠近和排斥，即作用力的方向不同
（3）C
（4）导线之间的距离、导线的长度有关
【解析】（1）（2）根据控制变量法的要求选择对照实验；
（3）根据前面得到的结论，分析相邻导线之间作用力的方向，进而判断所围面积的大小变化。
（4）根据自己对通电导线之间力的作用的认识分析解答。
【解答】（1）探究通电导线之间作用力的大小与电流大小的关系时，必须控制电流的方向相同而改变电流的大小，故选实验丙和丁。
（2）探究通电导线之间的作用力的方向与电流方向的关系时，必须控制电流大小相同，而改变电流方向，故选实验乙和丙，那么依据为：对比乙和丙，在电流大小相同的情况下，电流方向不同，两根导线分别出现靠近和排斥，即作用力的方向不同。
（3）根据图2可知，相邻导线上的电流方向是相反的，这与丙的情况相同，因此相邻导线之间表现为排斥力，则星形导线会变形，且所围的面积变大，故选C。
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，影响因素还有：导线之间的距离、导线的长度有关。
11．（2022八下·苍南期中）丹麦科学家奥斯特发现电流的周围存在磁场，法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虛线分别表示通电前、后的情况)。
（1）在演示奥斯特实验时，如甲图所示，正确的实验操作顺序为 (填序号)
①闭合开关 ②放置小磁针 ③摆放导线
（2）乙图中的实验表明平行通电导线之间有力的作用，若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 L/m
R/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10-7
2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×10-7
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10-7
4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×10-7
5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×10-7
6 1 0.2 0.2 0.2 0.5×10-7
7 2 0.1 0.4 0.1 a
分析表格中的数据，a= N。
【答案】（1）②③①
（2）两根导线相互排斥；两个都向外
（3）2×10-7
【解析】（1）根据奥斯特实验的过程分析；
（2）通电导线周围的磁场方向与电流方向有关；
（3）根据表格数据，分析平行导线之间力的作用与导线的长度、通过导线的电流等关系，再推测计算a的数值。
【解答】（1）演示奥斯特实验的过程如下：②放置小磁针；③摆放导线；①闭合开关。则正确顺序为：②③①。
（2）当改变其中一根导线中的电流方向时，这根导线产生的磁场方向会发生改变，因此受到的作用力与原来相反，即：两根导线相互排斥。（两个都向外）
（3）比较实验1、2可知，平行导线中的作用力大小与电流I1从0.2A减小为0.1A时，作用力由1×10-7N减小为0.5×10-7N，即作用力与I1成正比；
比较实验1、3可知，当导线长度L由1m增大为1.5m时，作用力由1×10-7N增大到1.5×10-7N，则作用力与导线长度L成正比。
比较实验5、6可知，导线长度由1.5m变成2m，即长度增大为原来的倍。电流I1由0.2A变成0.1A，即减小为原来的，那么现在的作用力为：a=。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
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第4节 电动机
考点一、磁场对通电导体的作用
（一）磁场对通电直导线的作用
实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB在磁场中运动起来，说明磁场对通电导线有力的作用。
(1)只把电源正、负极对调后接人电路，从而改变导线AB中的电流方向，则导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向发生改变。
(2)只把磁极对调一下，改变磁场方向，导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向也发生改变。
(3)如果把电源正、负极对调后接入电路，同时对调一下磁极，即同时改变导线AB中的电流方向和磁场方向，导线AB的运动方向不变，即导线AB受力的方向不变。
结论:①通电导线在磁场中受到力的作用。②受力方向与电流方向和磁场方向有关。
只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向改变；同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向不变。③受力大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，受力越大。
（二）磁场对通电线圈的作用
(1)通电线圈在磁场中的运动情况
通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生转动。通电线圈所在平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
(2)通电线圈在磁场中的转动分析
如图所示，使线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。
①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、方向相反，即线圈受力平衡。这个位置是线圈的平衡位置。
②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠惯性转过平衡位置，但不能继续转动下去，最后要返回平衡位置。
③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动，说明线圈在这个位置所受的作用力是阻碍它沿顺时针方向转动的。
(3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而发生转动的原理制成的。
典例1：（2022八下·杭州月考）如图所示是“线圈不能持续转动”的三幅实验图，下列说法中不正确的是( )
A．三幅图中，导线ab、cd所受的磁力方向始终没有发生改变
B．图乙中，线圈能够持续往下转动变成图丙所示，是由于惯性
C．通电一段时间后，线圈abcd一定会在图乙所示的位置
D．只要开关始终闭合，线圈abcd一定会在图乙的平衡位置左右摆动，永不停止
变式1：如图所示是 的工作原理图，部件“AB”是 ，其作用是当线圈因惯性转过 时，立即改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈在磁场中持续转动下去。电动机工作时，把电能转化为 。
变式2：（2022八下·滨江期末）小滨在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当电流与磁场方向垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小、导体在磁场中的长度以及磁场强度有关。他设计了如图装置探究磁场对通电导体的作用力大小与导体中的电流大小的关系，实验步骤如下：
①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄形磁铁磁极间的磁场方向垂直；
②给导体通入电流I1，观察悬线偏转的角度α1；
③给导体通入电流I2(I2>I1)，观察悬线偏转的角度α2；
④给导体通入电流I3(I3>I2)，观察悬线偏转的角度α3；
⑤比较α1、α2、α3的大小关系，发现α3>α2>α1
（1）本实验通过 来比较通电导体受到的作用力的大小。
（2）小滨实验可获得的结论是： 。
（3）小滨想进一步探究磁场对通电导体的作用力大小与磁场强弱是否有关，请你帮他设计实验方案。
变式3：（2022八下·温州期末）为研究通电导体在磁场中受力大小的影响因素，小明利用弹簧测力计、粗细和材料相同的不同导体在同一磁场中进行相关实验，得到实验数据如表:
实验次数(米) 导体长度 通过导体的电流 (安) 导体受到磁场的作用力 (牛)
1 0.1 0.2 2
2 0.2 0.2 4
3 0.2 0.4 8
（1）实验中除了弹簧测力计外，还需用到的测量仪器有
（2）本实验基于的猜想是
（3）分析表中数据，若保持导体的材料、粗细与所处磁场不变，当导体长度为0.3米、通过的电流为0.3安时，导体受到磁场的作用力为 牛。
考点二、直流电动机
（一）直流电动机的工作原理
直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化为机械能的装置。
（二）直流电动机的构造
如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。
（三）换向器的结构与作用
(1)结构:由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与电源组成闭合电路。
(2)作用:当线圈刚转过平衡位置时，能改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动。
（四）影响直流电动机转动方向和速度的因素重点
(1)转动方向与电流方向和磁场方向有关:只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方向同时改变，则转动方向不变。
(2)转速大小与电流大小和磁场强弱有关:电流越大，磁场越强，转速越快。
（五）直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因
(1)电流不通:①电刷与铜制半环接触不良；②开关处接触不良或开关没闭合；③电源处接触不良。
(2)摩擦太大:①轴与轴之间摩擦太大；②电刷和换向器接触太紧。
(3)电流太小:①电源电压太低；②使用的滑动变阻器的阻值太大。
(4)仪器装配位置不正确:线圈处于平衡位置，只要将线圈轻轻转动一下就可以。
典例1：（2022八下·杭州期末）小应自制了一个直流电动机模型，如图所示。回形针做成两个支架，分别与电池两极相连。用漆包铜线绕成一个线圈，以线圈引线为轴，用小刀刮去轴的一端全部绝缘漆，另一端只刮去上半周绝缘漆。将线圈放在支架上，磁体放在线圈边，闭合开关，轻轻拨动线圈，此时线圈顺时针转动，则下列说法错误的是( )
A．若仅改变磁极方向，线圈会逆时针转动
B．若再增加一节干电池，线圈转动速度加快
C．刮去上半周绝缘漆，作用相当于换向器
D．工作时将机械能转化为电能
变式1：小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后(有电流通过灯丝，灯就发光)，他们看到的现象分别是( )
A．小明看到线圈连续转动，灯时亮时灭
B．小华看到线圈连续转动，灯连续发光
C．小华看到线圈左右摆动，灯时亮时灭
D．小明看到线圈左右摆动，灯连续发光
变式2：电动机在现代生产、生活中有广泛的应用。
（1）如图所示是电动机的工作原理图，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。
变式3：为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机的主要构造制作了一台简易电动机(如图所示)。他用回形针做成两个支架，分别与电源的两极相连，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，小明可采取的措施是（ )
A．改变电流的方向 B．提高电源电压
C．增加线圈的匝数 D．同时改变磁场方向和电流方向
（2）开关闭合后，如果电动机不转动，原因不可能是（ )
A．磁体磁性太弱 B．线圈处于平衡位置
C．通过线圈的电流太大 D．电源电压太低
（3）为了提高电动机的转速，可采取的方法是 （写出一条即可)。
（4）小明想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是 。
1．（2021八下·丽水期末）关于如图所示的实验装置，表述错误的是（ ）
A．可研究电磁感应现象 B．可演示电动机原理
C．可将电能转化为机械能 D．可研究磁场对通电导体的作用
2．（2021八下·柯桥期末）为倡导绿色出行，柯桥区不少乡镇举行过自行车骑行比赛，如图是某选手用的自行车前轮的结构图，行驶中，磁铁靠近传感器时，磁场能使其中的带电粒子发生偏转(即相当于通电导体在磁场中受力运动)，产生一种信号，信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程，下列能说明其原理的是( )
A． B． C． D．
3．用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向右运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力( )
A．方向与电流方向有关 B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关 D．大小与磁场强弱有关
4．如图所示，通电导体a、b固定不动，左磁体对a的作用力为Fa，右磁体对b的作用力为Fb，下列说法中正确的是（ )
A．Fa、Fb方向相反 B．Fa、Fb方向相同 C．Fa、Fb方向相反 D．Fa、Fb方向相同
5．（2019八下·绍兴期中）如图所示为小玲和小辉制作的一种直流电动机模型，他们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，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。
（1）按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时 （填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够 ；
（2）可以通过改变 （填一种方法）方向，改变线圈的转动方向；
（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是 ，这时可进行的有效尝试是 。
6．（2022八下·温州期末）图甲是欧姆在研究电学原理时，设计的一款能测量电流大小的电流扭秤(内部结构如图乙)。容器A、B中装有不同温度的水银，以导线相连构成温差电源，AB两端存在电压，其电压大小由温差决定。利用悬丝在直线导体上方悬挂磁针，导体中有电流通过时，磁针偏转，为保证测量的可靠性，欧姆对电流扭秤进行了多次试测，数据如下表：
组别 水银温度/℃ 磁针偏转情况
A B 方向 角度
1 40 10 顺时针 3θ
2 40 20 顺时针 2θ
3 40 30 顺时针 θ
4 40 50 逆时针 θ
（1）实验中欧姆是通过 来反应电流大小的。
（2）根据欧姆的实验数据，控制A、B中水银温度分别为30℃和50℃，可推测磁针偏转的方向及角度为 。
（3）相同温差下，为了使小磁针偏转更明显，可采用的方法是 。(列举1点)
7．（2022八下·温岭期末）如图，是电学实验箱中的电动机。该电动机中有两个半环形磁体，为了研究磁极分布情况，提出了三种猜想并进行了相关实验，如表。
（1）请将猜想2内容补充完整：磁极呈 分布。
（2）根据实验，可判断猜想 (选填“1”、“2”或“3”)是正确的。
（3）结合电动机结构和实验现象，推断两磁铁的南北极分布是否完全一样？并说明判断理由。
猜想 描述 猜想1：磁极呈上下分布 猜想2：磁极呈？分布 猜想3：磁极呈内外分布
图示
实验 操作和现象 固定上面磁铁，将下面磁铁的两端分别接触上面磁铁的下端，均被吸引 固定左边磁铁，将右边磁铁两侧分别靠近，均被吸引 固定左侧磁铁，将右侧磁铁靠近，两磁铁互相排斥
实验图示
8．（2022八下·杭州月考）根据装配直流电动机模型实验，回答下列问题。
（1）直流电动机的工作原理是 。电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 （填名称）来实现的。
（2）实验中要研究电动机转动方向和转动速度的影响因素，请你在下列方框中画出电路图。
（3）若要改变电动机的转动方向，下列方法中可行的是 （填字母）。
A．同时改变电流方向和磁场方向 B．只改变电流方向或只改变磁场方向
C．使电动机线圈中的电流增大 D．使磁场增强
（4）你在安装电动机模型的时候，如果遇到电动机转子不转，请你分析可能的原因及解决的办法（写出两种）。
原因
1： ；解决办法： 。
原因
2： ；解决办法： 。
9．如图甲所示是小明同学安装好的直流电动机模型。
（1）在安装该模型时，要按照 （填“由外向内”或“由内向外”)的顺序安装。
（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是 （填字母)。
A．要尽量减小轴与轴架之间的摩擦 B．电刷与换向器的接触松紧要适当
C．不要使各元件因安装不当而产生形变 D．每一只固定螺钉均不能拧紧
（3）小明把安装好的电动机、滑动变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如图乙所示。
①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接 。(要求滑片向左移动时，电动机的转速变小)
②若开关闭合，线圈不转，用手轻轻一拨，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是 。
（4）图甲中换向器(元件A)的作用是 。
10．（2022八下·金华期中）学习了电磁知识后，小柯了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢？他将两根导线（可伸长）平行放置后固定（如图 1 甲所示），然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答问题。
（1）分析图 1 （选填序号），可知通电导线之间作用力大小与电流大小有关。
（2）得到通电导线之间的相互作用力的方向与电流方向有关的结论，你的依据是 。（3）如图 2 所示，将一柔软的导线弯成星形，并将其置于光滑水平桌面上，然后将开关 S 闭合，则该星形回路将 。
A．不会变形 B．会变形，所围面积减小
C．会变形，所围面积增大 D．会变形，所围总面积不变
（4）两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小除了与电流大小有关外，还与哪个因素有关？（写出一个因素） 。
11．（2022八下·苍南期中）丹麦科学家奥斯特发现电流的周围存在磁场，法国科学家安培发现两根平行导线通电后有如图所示的现象(图中实线、虛线分别表示通电前、后的情况)。
（1）在演示奥斯特实验时，如甲图所示，正确的实验操作顺序为 (填序号)
①闭合开关 ②放置小磁针 ③摆放导线
（2）乙图中的实验表明平行通电导线之间有力的作用，若此时改变其中一根导线的电流方向，你预测会产生的实验现象是 。
（3）安培发现平行通电导线之间相互作用力F的大小可能跟两根导线中的电流I1、I2，导线的长度L，导线之间的距离r有关，有关实验数据如下：
实验次数 L/m
R/m F/N
1 1 0.2 0.2 0.1 1.0×10-7
2 1 0.1 0.2 0.1 0.5×10-7
3 1.5 0.2 0.2 0.1 1.5×10-7
4 1 0.2 0.2 0.05 2.0×10-7
5 1.5 0.2 0.4 0.1 3.0×10-7
6 1 0.2 0.2 0.2 0.5×10-7
7 2 0.1 0.4 0.1 a
分析表格中的数据，a= N。
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