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1.4 电动机
目录TOC \o "1-1" \h \u
一、 磁场对通电导体的作用 1
二、 通电线圈在磁场中的受力情况 2
三、 直流电动机 3
思维导图
知识点清单
磁场对通电导体的作用
磁场对磁场的作用：磁体周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体会产生磁力的作用
磁力：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关。
【实验】验证通电导体在磁场中的受力（安培力）情况
如图装置中，把导线放在磁场中，当合上开关使导线通电时，看到的现象是：导线向右运动
改变通过导线的电流方向，观察导线运动的方向：导线运动方向发生改变，导线向左运动
保持导线中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导线运动的方向：运动方向发生改变，导线向右运动
3. 左手定则：左手平展，让磁感线穿过手心，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极，四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。
【常考点】通电导体在磁场中受到力的作用
【例1】如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对通电导体有力的作用，利用这一原理可以制成________机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向_________运动。
【答案】电动 右
【解析】电动机的工作原理是：磁场对通电导体有力的作用；对调电源正、负两极，磁场方向不变，再次闭合开关时，铝棒中的电流方向与原来相反，则铝棒受力的方向也与原来相反，所以此时铝棒会向右运动。
通电线圈在磁场中的受力情况
通电线圈在磁场中会受到力的作用而转动，但不能持续。
【重】平衡状态：通电线圈所在的平面与磁场方向垂直时线圈受到一对平衡力的作用，线圈的这一位置叫平衡位置。
通电线圈在磁场中受到力的作用方向与电流方向和磁场方向有关。单独改变磁场方向或电流方向，线圈的受力方向发生改变；当磁场方向和电流方向都发生改变时，线圈的受力方向不发生改变
【常考点】通电线圈在磁场中的受力情况
【例2】如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向________（相同/不同）,理由是：_________________________________，此时线圈____________（在/不在）平衡位置
【答案】不同 ab和cd中电流的方向不同 不在
【详解】[1][2]通电导体在磁场中受力方向与磁感线方向和电流方向有关，根据图示信息，电流从电源的正极出发回到负极，则线圈中ab段的电流方向与cd段的电流方向恰好相反，所以它们的受力方向也不同。[3]此时线圈的两个边受力方向相反，所以线圈会发生转动，即线圈不在平衡位置。
直流电动机
直流电动机结构：由定子（磁体）、转子（线圈）、换向器、电刷等
电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用
电动机的工作过程：
过程一：导线ab受到向上的力，导线cd受到向下的力，线圈发生转动
过程二：达到平衡状态时，线圈中的电刷位于换向器的间隙，此时线圈中无电流，不受到安培力的影响，而线圈由于惯性向下运动
【换向器】
作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
结构：两个铜质半环
过程三：当线圈越过平衡位置后，电刷又与换向器接触，线圈中有电流通过，此时导线ab受到向下的安培力，导线cd受到向上的安培力，线圈持续按照同一个方向转动
能量转换：电能→机械能
【常考点】电动机的工作原理
【例3】如图所示，使线圈位于两磁极间，请你看图回答下列问题：
①通电后，图1中ab段导线的电流方向是__________________（选择“由a到b”、“由b到a”）；
②图1中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图3中ab段导线所受磁场力的方向；线圈转过图2所示位置，用_____________（填写一种器材名称）可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈，这是因为导体在磁场中运动的方向与_______________方向有关；
③若把图1中的电源换为电阻，快速转动线圈，电阻发热，此过程机械能先转化为________能再转化为____________能
【答案】由a到b 换向器 电流 电 内
【详解】（1）[1]由于电流从电源的正极出发，故此时图1中ab的电流方向是由a到b。（2)[2][3]导体在磁场中受力的方向与电流方向有关，据图2能看出，再向下转动，磁场力会阻碍线圈运动，故此时必须改变线圈中的受力方向，所以可以通过换向器改变线圈中的电流方向使得线圈持续顺时针转动。（3）[4][5]若把图2中的电源换为电阻，快速转动线圈，此时相当于一个发电机，即能产生电能，故是将机械能转化为电能的过程，同时电阻发热，这是电流的热效应，该过程是将电能转化为内能的过程。
同步练习
1．直流电动机换向器的作用是（ ）
A．改变直流电源中的电流方向 B．改变电动机线圈的方向
C．改变流经电动机中的电流方向 D．以上说法都不对
【答案】C
【详解】换向器的作用是：当线圈刚转过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向．
故C正确。
2．小乐在研究“磁场对通电导体作用”时采用如图所示实验，通电后发现导体棒向右摆动，要使通电导体棒的悬线向右摆角增大，以下操作可行的是（ ）
A．增大导体棒中的电流强度 B．减少磁铁的数量
C．颠倒磁铁的上下位置 D．改变导体棒中的电流方向
【答案】A
【详解】A．据上面的分析可知，在磁场不变时，增大增大导体棒中的电流，可以增大力的作用，故A正确；
B．据上面的分析可知，在电流不变时，减少磁铁的数量，可以减小力的作用，故B错误；
C．颠倒磁铁磁极的上下位置，只能改变受力的方向，不能改变磁场力的大小，故C错误；
D．改变导体棒中的电流方向，只能改变受力的方向，不能改变磁场力的大小，故D错误；
3．如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈，乙线圈处于平衡位置，现在给它们通电，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
【答案】A
【详解】由于电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，当线圈在平衡位置时，受平衡力作用。由图知道，乙中线圈处于平衡位置，所以，现在给它们通电，甲线圈转动，由于乙图中线圈受平衡力作用，乙线圈不会转动，故A正确。
故选A。
4．如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（ ）
A．电动机通电后不转，一定是电路断路
B．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
C．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
D．将磁体的磁极对调一下可以使电动机的转速增大
【答案】C
【详解】A．电动机通电后不转原因：电流太小、磁场磁性太弱、断路、线圈处于平衡位置，故A错误；
B．换向器在线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，能使线圈连续转动下去，故B错误；
C．线圈转动方向跟电流方向和磁场方向有关，改变其中的一者，线圈转动方向改变，同时改变两者线圈转动方向不变。改变磁场方向可以改变线圈转动方向，故C正确；
D．对调磁极只会将线圈受力反向，不会改变线圈受力的大小，线圈转动的速度将不变，故D错误。
故选C。
5．如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是（ ）
A．图①的磁悬浮列车能够悬浮是利用了磁极间的相互作用
B．图②当线圈静止在此位置时，通电后线圈不会转动，是因为导线不受到力的作用
C．图③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针的指向决定的
D．图④地球周围的地磁场的磁感线是真实存在的
【答案】A
【详解】A．磁悬浮列车能够悬浮，有的是利用了同名磁极相互排斥，有的是利用了异名磁极相互吸引，即是利用了磁极间的相互作用，故A正确；
B．图中通电线圈平面与磁感线垂直，线圈受到磁场力的作用，大小相等，方向相反，所以不会转动，故B错误；
C．磁场中某点的磁场方向是一定的，可以由放在该点的小磁针来判断，但不是由小磁针决定的，故C错误；
D．磁体周围存在着磁场，为了形象描述磁场而引入了磁感线的概念，磁感线是不存在的，故D错误。
故选A。
6．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
【详解】A．若仅改变磁极方向，那么磁场方向会发生改变，则线圈的转动方向相反，即线圈会逆时针转动，故A正确，不符合题意；
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，不符合题意；
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，不符合题意；
D．电动机模型工作时将电能转化为机械能，故D错误，符合题意。
故选D。
7．如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好
C．电动机的线圈转动一周的过程中电流方向改变两次
D．电动机工作时，线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
【答案】C
【详解】A．电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故A错误；
B．电动机中的线圈转动是利用了惯性，但线圈的质量不能太大，太大启动时也困难，故B错误；
C．电动机工作过程中，线圈中的电流方向周期性变化，转一周电流方向改变2次，故C正确；
D．电动机工作过程中，线圈在磁场中切割磁感线，因此在线圈中也产生感应电流，线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电。故D错误。
故选C。
8．如图所示为小明和小敏所做的“让线圈动起来”的实验，关于这个实验有以下几种说法，其中正确的是
①该实验的原理是通电导体在磁场中受到力的作用；
②根据这个实验，人们制作了发电机；
③用刀片将作为转动轴的漆包线同侧的半边漆皮刮掉，其作用相当于换向器；
④此实验过程中，机械能转化为电能；
⑤如果增大电源电压，线圈的转速将变快。
A．①②⑤ B．②③④ C．①③④ D．①③⑤
【答案】D
【详解】电动机的基本工作原理是：通电导体在磁场中受力；根据这个实验人们制成了电动机；电动机将电能转化为机械能；如果增大电源电压，根据欧姆定律，线圈中的电流增大，线圈的受力变大，线圈转速变快；用刀片将作为转动轴的漆包线同侧的半边漆皮刮掉，其作用相当于换向器；综上所述，①③⑤正确，②④错误；故D项正确、ABC项错误；
9．直流电动机是由磁极、线圈、换向器、电刷（定子、转子）等部件构成的。它的工作原理是利用了 。直流电动机的关键部件之一是换向器，换向器由两个铜质半环组成，其作用是：当线圈转过平衡位置时，改变线圈内 方向，从而改变线圈的受力方向，实现电动机的转子持续转动。
【答案】 通电导线在磁场中受力的作用 电流
【详解】[1]电动机是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的；
[2]在电动机工作过程中，为了使线圈在磁场中能够连续转动，必须使用由二个彼此绝缘的金属半圆环与电刷连接。这二个彼此绝缘的金属半圆环叫做换向器，它的作用是当线圈由于惯性转过平衡位置时能及时改变电流的方向，使得线圈持续转动。
10．如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的 （选填“发电机”或“电动机”），根据 原理制成的。若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。
【答案】 电动机 通电导体在磁场中受到力的作用 相同
【详解】[1][2]闭合开关，用手轻推一下线圈，通电的线圈在磁场中由于受到磁力的作用会持续转动，这就是简易的电动机的原理，根据通电导体在磁场中受到力的作用制成的。
[3]由于电磁铁和线圈处于同一个电路，则只将电源的正负极互换，则流的方向发生改变，磁极的方向也发生了改变，则受到的磁场力的方向不改变，线圈转动方向会与原来的转动方向相同。
11．小烨制作了如图甲所示的简易电动机，但是却无法转动，于是他查阅资料后对电动机进行了改进。
（1）图甲中将轴的一端漆皮全部刮去，另一端刮去半周漆皮，目的是 。
（2）闭合开关后线圈无法转动，得用手轻推一下线圈才能转动，是因为此时 。
于是查找原因后对线圈进行了改进，采用两个相互垂直的线圈（如图乙），请对比甲乙两图线圈的不同谈谈改进后有什么优点： 。
（3）图 是电动机的模型图（填“丙”或“丁”），电动机工作时 能转化为 能。线圈转动一周，线圈内部电流方向改变 次。
【答案】 使通电线圈在磁场中能持续转动 磁场太弱或开始线圈处在平衡位置 相同情况下受到的磁场力变强 丙 电 机械 2
【详解】(1)[1]在实验中，用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端刮去半周漆皮来改变通入线圈的电流方向，使线圈能持续转动；
(2)[2][3]如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是磁场太弱或开始线圈处在平衡位置，图乙改进后线圈匝数变多，相同情况下受到的磁场力变强；
(3)[4][5][6][7]电动机工作时需要电源，所以丙是电动机模型；电动机工作时将电能转化为机械能，线圈转动一周，线圈内部电流方向改变2次。
12．如图为电动机的原理示意图，请回答以下问题。
（1）甲乙丙三幅图中，线圈处于平衡位置的是 。
（2）通电后，图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中cd段导线所受磁场力的方向，为了让通电线圈持续同向转动，需要增加什么装置 。
【答案】 乙 ；换向器
【详解】(1)[1]根据左手定则可知，在乙图所示位置时，ab段受力方向向上，cd段受力方向向下，此时处于平衡位置；
(2)[2]当导线转过平衡位置后需要改变磁场内导线中的电流方向，此时需要使用换向器保持通电线圈同向持续转动；cd段导线电流方向由里向外，根据左手定则可知，其受力方向竖直向下，作图如下
13．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、虚线分别表示通电前、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、的大小，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 导线的长度L/m I1 I2 导线间距离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
分析表格中的数据，可得出结论： 。
【答案】 ②③① 两根导线互相远离 当通电导线的电流一定时，平行通电导线之间相互作用力F的大小与导线长度L有关，L越长，相互作用力F越大
【详解】（1）[1]由于地磁场是南北方向的，实验时会对实验结果产生干扰。因此，为方便操作且使实验现象明显，闭合开关前应将导线放置在磁针的正上方且沿着南北方向；由于电流周围存在磁场，所以闭合开关瞬间，将观察到小磁针沿水平方向偏转，故正确的实验操作顺序为②③①。
（2）[2]电流产生的磁场方向是由电流的方向决定的，当一个通电导体中电流的方向改变时，它产生的磁场方向也会发生改变；而磁场对通电导体的作用力的方向与电流的方向和磁场的方向有关，另一个通电导体中电流的方向不变，但磁场的方向变化了，它受到的磁场力的方向就会改变，所以改变其中一根导线的电流方向，产生的实验现象是两根导线将会相互排斥，即相互远离。
（3）[3]①分析1、3实验可知：在两个导线中电流大小和导线之间的距离r相同时，导线越长，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与导线的长度成正比。
②分析1、2实验可知：在两个导线的长度和导线之间的距离r相同时，电流越大，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与电流成正比。
③分析1、4实验可知：在导线长度和两个导线中电流大小相同时，导线之间的距离r越小，平行通电导线之间相互作用力F越大，说明其他条件不变时，平行通电导线之间作用力的大小F与导线之间的距离r成反比。
14．图甲是小明安装好的直流电动机模型（主要部件见文字说明）。
（1）图甲中A部件的作用是： 。
（2）小明将图甲电动机正确连入图乙电路，闭合开关后发现线圈不转。他轻拨线圈，线圈转动，说明拨线圈前不转的原因是 。
（3）线圈正常转动后，小明滑动变阻器的滑片，发现线圈转速发生变化，这说明线圈转速的大小与 大小有关。
（4）小明在电动机模型的转轴上固定扇叶，并与小灯泡连接，如图丙。当扇叶转速较小时，观察到小灯泡的亮度 （选填“忽明忽暗”或“不变”）。
【答案】 当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向 线圈处于平衡位置 电流 忽明忽暗
【详解】（1）[1]图甲中A部件是换向器，安装换向器，是为了要使线圈不停的运动下去，换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向。
（2）[2]电动机不转动的原因可能是滑动变阻器处于最大阻值处，电路中电流最小，或线圈处于平衡位置，为了判断是否线圈处于平衡位置，所以拨动线圈，线圈转动说明线圈处于平衡位置。
（3）[3]滑动变阻器的滑片，滑动变阻器连入电路的电阻发生变化，电流发生变化，导致线圈速度变化，说明线圈转速跟电流大小有关。
（4）[4]小明在电动机模型的转抽上固定扇叶，转动小风扇时，小风扇和电动机模型组成了一个发电机，发电机发出交流电，所以小灯泡忽明忽暗，如果小风扇转速特别快时，这种明暗变化就不明显了。
15．如下图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小科同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，如图乙所示，实验记录如下表：
序号 磁场方向 ab电流方向 ab运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
(1)乙图中小科在电路中接入滑动变阻器的作用是 ；
(2)比较2和3两组实验，说明通电导线在磁场中受力方向与 有关，比较 两组实验说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关；
(3)小科想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他要把图甲中的电源换成图丙中的 。
【答案】 保护电路 磁场方向 2和4 灵敏电流计
【详解】(1)[1]乙图中小科在电路中接入滑动变阻器的作用是保护电路。
(2)[2][3]实验2和3中，电流方向相同，磁场方向不同，导体运动的方向不同，说明通电导线在磁场中受力方向与磁场方向有关；
探究通电导线在磁场中的受力方向与电流方向的关系时，必须控制磁场方向相同而改变电流方向，故选2和4；
(3)[4]灵敏电流计不但能够感知产生的微小电流，还可以通过指针的偏转方向确定电流方向的改变，因此探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，需要用灵敏电流计代替电源来显示产生感应电流的方向。
16．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
图(甲) 图(乙)
（1）小星设计的电路如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关，螺线管连接，螺线管旁放置一个小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有 通过，小磁针会发生偏转。
（2）小星闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱？他换用了一个灵敏电流表代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流表指针发生偏转，表明ab中产生电流，实验的情况如图乙所示。
A、观察并分析①②③现象可知：导体静止时， 产生感应电流；导体沿着磁感线方向运动时， 产生感应电流；导体切割磁感应线运动时， 产生感应电流。（均选填“能”或“不能”）。
B、观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是 。
（3）对比图甲和图乙两次实验后，小星认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是 。
【答案】 电流 不能 不能 能 闭合电路 产生的电流太微弱
【详解】(1)[1]当导体ab中产生电流时，螺线管中有电流通过，通电螺线管周围形成磁场，小磁针受磁力作用会发生偏转。
(2)图乙中①②③的电路都是闭合电路：
A[2]观察并分析①②③现象可知：导体静止时，没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；
[3]导体沿着磁感线方向运动时，没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流；
[4]导体切割磁感应线运动时，能产生感应电流。
B[5]观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是闭合电路。
(3)[6]对比图甲和图乙两次实验可知，图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是产生的电流太微弱。
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1.4 电动机
目录TOC \o "1-1" \h \u
一、 磁场对通电导体的作用 1
二、 通电线圈在磁场中的受力情况 2
三、 直流电动机 3
思维导图
知识点清单
磁场对通电导体的作用
磁场对磁场的作用：磁体周围存在磁场，磁场对放入其中的磁体会产生磁力的作用
磁力：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关。
【实验】验证通电导体在磁场中的受力（安培力）情况
如图装置中，把导线放在磁场中，当合上开关使导线通电时，看到的现象是：导线向右运动
改变通过导线的电流方向，观察导线运动的方向：导线运动方向发生改变，导线向左运动
保持导线中的电流方向不变，改变磁场的方向，观察导线运动的方向：运动方向发生改变，导线向右运动
3. 左手定则：左手平展，让磁感线穿过手心，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极，四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。
【常考点】通电导体在磁场中受到力的作用
【例1】如图所示的实验中，闭合开关，观察到铝棒向左运动，实验现象说明磁场对通电导体有力的作用，利用这一原理可以制成________机；断开开关，对调电源正、负两极，重新接入电路，再次闭合开关，观察到铝棒向_________运动。
通电线圈在磁场中的受力情况
通电线圈在磁场中会受到力的作用而转动，但不能持续。
【重】平衡状态：通电线圈所在的平面与磁场方向垂直时线圈受到一对平衡力的作用，线圈的这一位置叫平衡位置。
通电线圈在磁场中受到力的作用方向与电流方向和磁场方向有关。单独改变磁场方向或电流方向，线圈的受力方向发生改变；当磁场方向和电流方向都发生改变时，线圈的受力方向不发生改变
【常考点】通电线圈在磁场中的受力情况
【例2】如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向________（相同/不同）,理由是：_________________________________，此时线圈____________（在/不在）平衡位置
直流电动机
直流电动机结构：由定子（磁体）、转子（线圈）、换向器、电刷等
电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用
电动机的工作过程：
过程一：导线ab受到向上的力，导线cd受到向下的力，线圈发生转动
过程二：达到平衡状态时，线圈中的电刷位于换向器的间隙，此时线圈中无电流，不受到安培力的影响，而线圈由于惯性向下运动
【换向器】
作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
结构：两个铜质半环
过程三：当线圈越过平衡位置后，电刷又与换向器接触，线圈中有电流通过，此时导线ab受到向下的安培力，导线cd受到向上的安培力，线圈持续按照同一个方向转动
能量转换：电能→机械能
【常考点】电动机的工作原理
【例3】如图所示，使线圈位于两磁极间，请你看图回答下列问题：
①通电后，图1中ab段导线的电流方向是__________________（选择“由a到b”、“由b到a”）；
②图1中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图3中ab段导线所受磁场力的方向；线圈转过图2所示位置，用_____________（填写一种器材名称）可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈，这是因为导体在磁场中运动的方向与_______________方向有关；
③若把图1中的电源换为电阻，快速转动线圈，电阻发热，此过程机械能先转化为________能再转化为____________能
同步练习
1．直流电动机换向器的作用是（ ）
A．改变直流电源中的电流方向 B．改变电动机线圈的方向
C．改变流经电动机中的电流方向 D．以上说法都不对
2．小乐在研究“磁场对通电导体作用”时采用如图所示实验，通电后发现导体棒向右摆动，要使通电导体棒的悬线向右摆角增大，以下操作可行的是（ ）
A．增大导体棒中的电流强度 B．减少磁铁的数量
C．颠倒磁铁的上下位置 D．改变导体棒中的电流方向
3．如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈，乙线圈处于平衡位置，现在给它们通电，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲中线圈转动，乙中线圈不转动
B．乙中线圈转动，甲中线圈不转动
C．甲、乙中的线圈都会转动
D．甲、乙中的线圈都不会转动
4．如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（ ）
A．电动机通电后不转，一定是电路断路
B．线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的
C．改变磁场方向可以改变线圈转动的方向
D．将磁体的磁极对调一下可以使电动机的转速增大
5．如图所示，下列关于磁现象的分析中，说法正确的是（ ）
A．图①的磁悬浮列车能够悬浮是利用了磁极间的相互作用
B．图②当线圈静止在此位置时，通电后线圈不会转动，是因为导线不受到力的作用
C．图③磁场中某点的磁场方向是由放在该点的小磁针的指向决定的
D．图④地球周围的地磁场的磁感线是真实存在的
6．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
7．如图所示为直流电动机的工作原理，以下相关的分析中正确的是（ ）
A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B．电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好
C．电动机的线圈转动一周的过程中电流方向改变两次
D．电动机工作时，线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
8．如图所示为小明和小敏所做的“让线圈动起来”的实验，关于这个实验有以下几种说法，其中正确的是
①该实验的原理是通电导体在磁场中受到力的作用；
②根据这个实验，人们制作了发电机；
③用刀片将作为转动轴的漆包线同侧的半边漆皮刮掉，其作用相当于换向器；
④此实验过程中，机械能转化为电能；
⑤如果增大电源电压，线圈的转速将变快。
A．①②⑤ B．②③④ C．①③④ D．①③⑤
9．直流电动机是由磁极、线圈、换向器、电刷（定子、转子）等部件构成的。它的工作原理是利用了 。直流电动机的关键部件之一是换向器，换向器由两个铜质半环组成，其作用是：当线圈转过平衡位置时，改变线圈内 方向，从而改变线圈的受力方向，实现电动机的转子持续转动。
10．如图所示，一个综合实践小组用一段漆包线绕成线圈abcd，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端只刮上半周或下半周。将线圈abcd放在用硬金属丝做成的支架m、n上，并按图示连接电路。闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈会持续转动，这就是简易的 （选填“发电机”或“电动机”），根据 原理制成的。若只将电源的正负极互换，则线圈转动方向会与原来的转动方向 （选填“相同”或“相反”）。
11．小烨制作了如图甲所示的简易电动机，但是却无法转动，于是他查阅资料后对电动机进行了改进。
（1）图甲中将轴的一端漆皮全部刮去，另一端刮去半周漆皮，目的是 。
（2）闭合开关后线圈无法转动，得用手轻推一下线圈才能转动，是因为此时 。
于是查找原因后对线圈进行了改进，采用两个相互垂直的线圈（如图乙），请对比甲乙两图线圈的不同谈谈改进后有什么优点： 。
（3）图 是电动机的模型图（填“丙”或“丁”），电动机工作时 能转化为 能。线圈转动一周，线圈内部电流方向改变 次。
12．如图为电动机的原理示意图，请回答以下问题。
（1）甲乙丙三幅图中，线圈处于平衡位置的是 。
（2）通电后，图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中cd段导线所受磁场力的方向，为了让通电线圈持续同向转动，需要增加什么装置 。
13．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、虚线分别表示通电前、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、的大小，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 导线的长度L/m I1 I2 导线间距离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
分析表格中的数据，可得出结论： 。
14．图甲是小明安装好的直流电动机模型（主要部件见文字说明）。
（1）图甲中A部件的作用是： 。
（2）小明将图甲电动机正确连入图乙电路，闭合开关后发现线圈不转。他轻拨线圈，线圈转动，说明拨线圈前不转的原因是 。
（3）线圈正常转动后，小明滑动变阻器的滑片，发现线圈转速发生变化，这说明线圈转速的大小与 大小有关。
（4）小明在电动机模型的转轴上固定扇叶，并与小灯泡连接，如图丙。当扇叶转速较小时，观察到小灯泡的亮度 （选填“忽明忽暗”或“不变”）。
15．如下图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小科同学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，如图乙所示，实验记录如下表：
序号 磁场方向 ab电流方向 ab运动方向
1 向下 无电流 静止不动
2 向下 由a向b 向左运动
3 向上 由a向b 向右运动
4 向下 由b向a 向右运动
(1)乙图中小科在电路中接入滑动变阻器的作用是 ；
(2)比较2和3两组实验，说明通电导线在磁场中受力方向与 有关，比较 两组实验说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关；
(3)小科想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现象，他要把图甲中的电源换成图丙中的 。
16．在“探究什么情况下磁可以生电”的实验中：
图(甲) 图(乙)
（1）小星设计的电路如图甲所示，在蹄形磁体的磁场中放置一根导线ab，ab的两端分别跟开关，螺线管连接，螺线管旁放置一个小磁针，当ab中产生电流时，螺线管中有 通过，小磁针会发生偏转。
（2）小星闭合开关后，不管导线ab在磁场中怎样运动，小磁针都不偏转，是没有产生电流，还是产生的电流太微弱？他换用了一个灵敏电流表代替螺线管和小磁针，如果灵敏电流表指针发生偏转，表明ab中产生电流，实验的情况如图乙所示。
A、观察并分析①②③现象可知：导体静止时， 产生感应电流；导体沿着磁感线方向运动时， 产生感应电流；导体切割磁感应线运动时， 产生感应电流。（均选填“能”或“不能”）。
B、观察并分析③④现象可知：产生感应电流的条件之一是 。
（3）对比图甲和图乙两次实验后，小星认为：图甲中小磁针不发生偏转，不是没有产生电流，而是 。
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