第一章 第4节 电动机（同步课件 29张PPT）-2024-2025学年八年级科学

(共29张PPT)
1.4电动机
浙教版八年级科学下册
第一章 电与磁
把照相机对着北极星附近的星空进行延时摄影，就会得到一张星星绕北极星运动的轨迹照片。通过这张照片，我们能否推断地球到底是怎样运动的
为什么电风扇、洗衣机通电后会转动起来 原来在这些电器中安装着电动机(motor)，它能把电能转化为机械能。电动机在现代生产、生活中有广泛的应用，电力机车、汽车、电梯、电脑光驱、CD播放机、电动玩具等，都离不开电动机。
新课导入
一、磁场对通电导体的作用
磁场对放入其中的磁体会产生磁力的作用，那么，磁场对放入其中的通电导体是否会产生磁力的作用呢
活动
1.如图1-42 装置中，把导线AB放在磁场中，当合上开关使导线AB通电时，看到的现象是 。
2. 改变通过导线AB中的电流方向，观察导线运动的方向： 。
3.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: 。
一、磁场对通电导体的作用
结论：
①通电导线在磁场中要受到力的作用。
②受力方向与电流方向和磁场方向有关。只改变电流方向或只改变磁场方向,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。
思考与讨论
如果同时改变电流方向和磁场方向，则通电导线的受力方向是否改变
活动
1.如图 1-43,将矩形线圈放入磁场中图甲所示的位置,给矩形线圈通电，观察矩形线圈能否转动: 。
2.让矩形线圈处于图乙中的位置，给矩形线圈通电，观察矩形线圈的转动情况：
。
一、磁场对通电导体的作用
结论：
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。
一、磁场对通电导体的作用
结论：
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。
a.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。
b.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。
c.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。
一、磁场对通电导体的作用
规律总结：
通电线圈在磁场中受力而发生转动,由于惯性越过平衡位置，而后受到阻碍它继续转动,故线圈不能持续转动,在平衡位置摆动几下，最后静止。
一、磁场对通电导体的作用
规律总结：
判断通电导线的受力方向的方法:左手定则。如图所示,伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。
一、磁场对通电导体的作用
结论：
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。
例1.如图所示,是“探究磁场对通电导线的作用”的实验装置。当闭合开关S时,导线ab中自由电子定向移动的方向是__(选填“从a到b”“从b到a”或“垂直ab方向”),导线ab受到磁力的作用而向左运动;现在,如果只将磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向_____运动;如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向_______运动。(后两空均选填“左”或“右”)
【答案】从b到a;右;左
【解答】解析:由题图可知,导线ab中电流方向是从a到b,所以带负电的自由电子定向移动的方向是从b到a。通电导线在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关,导线ab受到磁力的作用而向左运动。如果只将磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab将向右运动;如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反,那么导线ab仍将向左运动。
二、直流电动机
(1)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里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。
(2)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(图中E、F)和电刷(图中A、B)等构成。
二、直流电动机
(3)换向器的结构与作用
①结构:由两片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。
二、直流电动机
(4)影响直流电动机转动方向和速度的因素
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。
二、直流电动机
(5)在装配直流电动机模型实验中,常见的故障是装好通电后电动机不转动，主要原因有以下几点。
①电流不通:a.电刷与铜制半环接触不良;b.开关处接触不良或开关没闭合;c.电源处接触不良。
②摩擦太大:a.轴与轴之间摩擦太大;b.电刷和换向器接触太紧。
③电流太小:a.电源电压太低;b.使用的滑动变阻器的阻值太大。
④仪器装配位置不正确;线圈的位置处于平衡位置,只要将线圈轻轻转动一下就可以。
二、直流电动机
装配直流电动机模型
例2、如图1-4-6为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是( )
A.电动机是利用电磁感应的原理工作的
B.电动机工作过程中,消耗的电能全部转化为机械能
C.使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的
D.仅改变磁场的方向可以改变线圈转动的方向
【答案】 D
【解答】电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的,故A错误;电动机工作过程中,消耗的电能大部分转化为机械能,有一部分电能转化成了内能，故B错误;使线圈连续不停地转动下去是靠换向器来实现的,故C错误;线圈受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关,故仅改变磁场的方向可以改变线圈转动的方向,故D正确。
【答案】 D
【解答】摄像系统是利用u>2f时凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的,故A错误;光控开关接收到红灯发出的光会自动闭合,红灯损坏,光控开关不能自动闭合,因此红灯损坏,该装置不能正常工作,故B错误;光控开关和压力开关是相互影响的,若并联,只要其中一个开关闭合摄像系统就工作,因此这两个开关只能串联,故C错误;只有光控开关和压力开关都闭合时,控制电路才能接通,摄像系统才会自动拍摄,故D正确。
课堂小结
原理
通电线圈在磁场中受力转动
能量转化
直流电动机和交流电动机
分类
电动机
电能→机械能
定子和转子
电动机构造
换向器
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．电动机没有换向器也可实现持续转动
C．对调磁体的磁极，可以增大电动机的转速
D．改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向
课堂小练习
【答案】D
【解析】A、电动机通电后不转，可能是电路断路，故A错误；
B、电动机没有换向器不能实现持续转动，故B错误；
C、对调磁体的磁极，可以改变电动机的转动方向，不可以增大电动机的转速，故C错误；
D、改变磁场方向，可以改变线圈转动的方向，故D正确。
用螺丝钉、电池、导线和纽扣状磁铁，可以做成一个最简单的电动机。如图所示，螺丝钉的尾端吸着纽扣磁铁一极，尖端吸在电池的正极上，然后将导线的一端接到电池负极，另一端搭在纽扣磁铁边缘，螺丝钉就开始旋转。下列叙述正确的是（　　）
A．该电动机工作时将机械能转化为电能
B．若仅将纽扣磁铁上下翻转，螺丝钉旋转方向不变
C．若仅改变电源正负极方向，螺丝钉旋转方向不变
D．若换成电压更大的电池，螺丝钉转动速度会加快
【答案】D
【解析】A、通电导体在磁场中受力转动时，将电能转化为机械能，故A错误；BC、通电导体在磁场中转动的方向与磁场方向和导体中的电流方向有关，改变任何一个条件，导体运动方向改变；改变螺丝钉中的电流方向或磁场方向，螺丝钉会反向转动，故BC错误；D、电动机中通电线圈受力大小与电流大小和磁场强度有关，若换成电压更大的电池，线圈中的电流增大，线圈转动速度加快，故D正确。
课堂小练习
下列四个实验，工作原理和如图电动剃须刀工作原理相同的是（　　）
课堂小练习
【答案】A
【解析】电动剃须刀工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而运动。A、图中闭合开关后，导体在磁场中受力运动，是电动机的原理图，故A符合题意；B、图为奥斯特实验装置图，说明通电导体周围存在磁场，故B不符合题意；C、图为闭合电路中的部分导体在磁场中切割磁感线产生感应电流的实验，这是电磁感应现象，故C不符合题意；D、图中当人对着动圈式话筒说话时，它会产生随人的声音变化而变化的电流，即：闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时能够产生感应电流，故D不符合题意。
课堂小练习
【答案】D
【解析】A．当线圈平面与磁感线方向垂直时，即平衡位置，由于铜半环中间有空缺位置，因而此时不通电，磁场对AB没有磁场力作用，故A错误；B．当线圈平面与磁感线平行时，不是平衡位置，换向器不可以自动改变线圈中的电流方向，故B错误；CD．将电源正负极对换下，则线圈中电流方向改变，由于使用的是电磁铁，磁场方向同时改变，故线圈转动方向不变，则线圈仍沿着顺时针方向转动，故C错误，D正确。
如图所示，矩形线圈ABCD在电磁铁之间，线圈两端的换向器（两个半圆铜环）分别和两个电刷接触，线圈和电磁铁串联在直流电源两端，闭合开关S，线圈ABCD绕OO'轴顺时针方向转动，下列说法正确的是（　　）
A．当线圈平面与磁感线方向垂直时，磁场对AB有向上的磁场力作用
B．当线圈平面与磁感线平行时，换向器可以自动改变线圈中的电流方向
C．将电源正负极对换下，则线圈将沿着逆时针方向转动
D．将电源正负极对换下，则线圈仍沿着顺时针方向转动
课堂小练习
【答案】D
【解析】通过电流表的内部构造显示电流表的制成原理：通电线圈在磁场中受力而转动，电流表工作过程中，电能转化为机械能；A、发电机的工作原理是电磁感应现象，故A错误；BC、说明通电导线周围有磁场，故B、C错误；D、电动机其工作原理是通电导体在磁场中受力运动，故D正确。
电流表是电学实验中的重要仪器，如图所示是电流表的内部结构简图，将线圈置于两磁极之间，线圈上固定有一指针，有电流通过线圈时，线圈会带动指针一起偏转，线圈中的电流越大，指针偏转角度越大。则下列实验与电流表的工作原理相同的是（　　）
课堂小练习
今年5月，我国第三艘航母福建舰顺利完成首次航行试验。该航母将采用自行研制的电磁弹射器，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接（如图所示），并处于强磁场中，当弹射车内的导体通以强电流时，舰载机受到强大的推力而快速起飞。电磁弹射器的工作原理与下列实验原理一致的是（　　）
课堂小练习
【答案】B
【解析】由题意可知，电磁弹射器的弹射车与飞机前轮连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通过强电流时，即可受到强大的推力，由此可知其原理是通电导体在磁场中受力而运动。
A、图中是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验，电磁铁的工作原理是电流的磁效应，故A错误；
B、图中有电源，通电导体棒在磁场中受力而运动，即与电磁弹射器工作原理相同，故B正确；
C、图中没有电源，闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动，产生感应电流，为电磁感应实验，故C错误；
D、该实验为奥斯特实验，说明了电流周围存在着磁场，故D错误。
故选：B。
课堂小结