20.4 电动机教学课件 人教版（2024）九年级全册（40页PPT）

(共40张PPT)
物理九年级全一册 人教版2024
第4节 电动机
第二十章 电与磁
课堂导入
电动玩具通电后动起来，电风扇通电后扇叶转动，电动车启动后便可行驶，充满电的机器人能做家务……这些物体通电后运动状态发生了改变，
是得益于其中一个重要的部件
电动机
电动机通电后会转动，你知道这是为什么吗？
磁体在磁场中会受到力的作用，
磁体间通过磁场相互作用。
探究新知
通电导体周围存在磁场
那么通电导线是不是也会在磁场中受到力的作用呢？
N
S
磁体周围存在磁场
探究新知
演示实验
【实验】探究通电导体棒在磁场中运动
　　1. 如图所示，把一根直导体ab放在磁场中的金属轨道上，接通电路，观察直导体ab的运动情况。
结论一：通电导体在磁场中会受到力的作用。
磁场对通电导线的作用
探究新知
通电导体在磁场中受力运动方向可能与哪些因素有关呢？
探究新知
　　2. 断开开关，调整电路，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导体ab的电流方向与原来的相反。接通电路，观察直导体ab的运动情况。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
只改变电流方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
N
S
I
F
N
S
I
F
结论二：磁场方向一定时，改变电流方向，磁场中导体运动方向改变。
探究新知
　　3. 保持通过直导体ab的电流方向不变，把蹄形磁体的两个磁极对调，使磁场方向与原来相反，观察直导体ab的运动情况。
只改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
S
N
I
F
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
N
S
I
F
结论三：电流方向一定时，改变磁场方向，磁场中导体运动方向改变。
探究新知
　　4. 同时改变通过直导体ab的电流方向和磁场方向，接通电路，观察直导体ab的运动情况。
S
N
I
F
S
N
F
I
同时改变电流方向和磁场方向，磁场中导体运动方向不变。
闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
结论四：电流方向和磁场方向同时改变时，磁场中导体运动方向不变。
探究新知
①通电导线在磁场中________作用。
②力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系：
当电流的方向或者磁场的方向____时，通电导线受力的方向____。
当电流的方向和磁场的方向________时，通电导线受力的方向____。
总结归纳
受到力的
改变
改变
不变
同时改变
探究新知
【学习任务一】通电导线在磁场中受到力的作用
如图所示小明用导线将电池、铁钉和纽扣强磁铁连接起来，
这时铁钉和下面的磁铁一起旋转起来，这表明（　　）
A．磁能生电
C．通电导体周围存在磁场
B．地球周围存在磁场
D．通电导体在磁场中受力
解：题中有电源，构成闭合回路，电路中有电流，通电导体在磁场中受到力的作用而转动，是电动机的工作原理，故只有D说法正确。
故选：D。
D
探究新知
【变式训练】通电导线在磁场中受到力的作用
如图，在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中，下列说法不正确的是（ ）
A. ab处应该接入电源
B. 根据该原理可以制成电动机
C. 同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向要改变
D. 导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关
C
探究新知
解：A、在“探究让通电导线在磁场中动起来”的实验中，需要有电源,因此ab处应该接入电源，故A正确;
B、电动机是根据通电导线在磁场中受力的原理制成的，因此根据图中原理可以制成电动机，故B正确;
CD、通电导体棒在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，改变磁场方向或电流方向，导体棒的运动方向会改变，但同时改变磁场方向和电流方向，导体棒的运动方向不变，故C错误，D正确。
故选：C。
探究新知
【学习任务二】影响通电导线在磁场中所受磁场力方向的因素
如图所示电路中,导体棒ab放在蹄形磁体的磁场里,小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab向右运动，小磁针的N极向下偏转,则下列说法正确的是（　　）
A. c、d分别是电源的负极、正极
B. 仅对调电源正负极,闭合开关,则导体棒ab向左运动,
小磁针N极向上偏转
C. 对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，
则导体棒ab向左运动
D. 对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关，
则小磁针N极仍然向下偏转
B
探究新知
解：A.小磁针的N极向下偏转,说明螺线管正下方为N极，电流从上方流入，下方流出，故c、d分别是电源的正极、负极，故A错误；
B.仅对调电源正负极，闭合开关,则导体棒ab向左运动，小磁针N极向上偏转,故B正确；
C.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极，闭合开关,则导体棒ab还向右运动，故C错误；
D.对调电源正负极和蹄形磁体N、S极,闭合开关,则小磁针N极向上偏转(因为螺线管只改变了电流方向)，故D错误;
故选：B。
探究新知
实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电的线圈放到磁场中，它会持续地转动吗？
探究新知
演示实验
【实验】通电线圈在磁场中转动
　　1. 如图所示，把使线圈位于磁体两个磁极间的磁场中。接通电源，让电流通过，观察它的运动，并分析线框的受力情况。
探究新知
通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。
当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置，此时由于惯性，线圈还会继续转动。
线圈靠惯性越过平衡位置后，线圈所受的力阻碍它沿顺时针方向转动，结果使线圈逆时针旋转。
如何才能使得线圈持续转动呢？
甲
乙
丙
通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
探究新知
2. 当线圈转到平衡位置时，立即改变电流的方向，观察线圈的转动情况。
丁
乙
线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置时，因电流方向改变，线圈靠受到的力仍使它顺时针转动。
探究新知
　　通过实验可知，线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动......
如果电流的方向和磁场的方向都变得相反，通电导线受力的方向会怎样？
探究新知
换向器
　　图中两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，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。无论线圈的哪个边处于靠近磁体N极的一侧，其中的电流都沿图中箭头所示的方向，这时它的受力方向总是相同的，线圈就可以不停地转动下去了。
　　实际的电动机可以通过换向器来实现持续转动。通过换向器可以改变线圈中的电流方向，每半周改变一次。
换向器
电刷
探究新知
换向器的作用
通电线圈受磁场力作用，开始顺时针旋转。通电线圈刚过平衡位置，换向器自动改变线圈中的电流方向。通电线圈转过平衡位置后，在磁场力的作用下继续顺时针转动。
探究新知
电动机
1. 电动机的构造
电动机主要由线圈和磁体两部分组成。能够转动的部分（线圈）叫作转子；固定不动的部分（磁体）叫作定子。电动机工作时，转子在定子中转动。
定子（磁体）
转子（线圈）
换向器
电刷
探究新知
2. 电动机的工作原理
　　电动机线圈的两端各连着的换向器，随线圈一起转动。电源的正、负极分别通过电刷与换向器接触，使电源和线圈形成闭合电路。
线圈处于此位置时，电流从半环2流向半环1，线圈AB边受力向上，和CD边受力向下，线圈顺时针转动。
甲
线圈又转至平衡位置时，与图乙情况相似，线圈由于惯性会越过平衡位置。
丙
线圈越过平衡位置后，线圈中的电流从半环1流向半环2，线圈AB边受力向下，CD 边受力向上，线圈仍然顺时针转动。
丁
线圈转至平衡位置时，两电刷与半环无接触，线圈中无电流所以不受力，线圈由于惯性会越过平衡位置。
乙
通电线圈在磁场中受力转动
探究新知
　　实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，
以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
一种直流电动机的转子
探究新知
【学习任务三】换向器的构造及作用
下列关于磁现象的说法不正确的是（　　）
A. 最早发现磁偏角的是我国宋代学者沈括
B. 扬声器是利用磁场对通电导线的作用来工作的
C. 最早发现磁能生电的科学家是奥斯特
D. 直流电动机是通过换向器来实现线圈连续转动的
C
探究新知
解：A、我国宋代学者沈括是世界上最早记录磁偏角的人，该选项说法正确，不符合题意；B、扬声器的线圈中通过携带声音信息、时刻变化的电流，使得在一个瞬间和下一个瞬间产生不同方向的磁场，在永磁体的作用下线圈就不断地来回振动，纸盆也就振动动起来,便发出了声音，该选项说法正确，不符合题意；
C、最早发现磁能生电的科学家是法拉第，该选项说法不正确，符合题意；
D、换向器不断改变线圈中的电流方向，从而使直流电动机实现持续转动，该选项说法正确，不符合题意。
故选：C。
探究新知
【学习任务四】直流电动机的应用
关于磁与电，下列说法中正确的是（　　）
A. 磁场看不见、摸不着，它是人们假想的模型
B. 同名磁极相互吸引，异名磁极相互排斥
C. 奥斯特实验说明电流周围存在着磁场
D. 只有改变磁场方向才能改变电动机转动的方向
解：A. 磁场看不见、摸不着,但它是真实存在的，为研究磁场的分布情况，人们建立磁感线这种理想模型，故A错误
B. 同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引，故B错误;
C. 奥斯特实验说明：通电导线周围存在磁场，磁场方向与电流方向有关，故C正确;
D. 导体在磁场中受力的方向与电流和磁场方向有关，改变磁场方向或电流方向都能改变电动机转动的方向，故D错误。
故选：C。
C
探究新知
【变式训练】直流电动机的应用
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（　　）
D
探究新知
解：①图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，ab边与dc边中电流方向相反，磁场方向不变所以ab边受到磁场的作用力向上，故A错误；
②线圈由图示位置转过180°时，ab转到右侧，dc转到左侧，线圈中电流沿abcd流过线圈，故B错误；
磁场方向不变，此时dc边电流方向与图示中dc边电流方向相反，所以dc边受到磁场力方向向上，故C错误；
ab边电流方向与图示中ab边电流方向相反，所以ab边受到磁场的作用力向下，故D正确。
故选：D。
探究新知
科学世界
扬声器是怎样发声的
　　学校的操场上挂着扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器。每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音，那么扬声器是怎样发出声音的呢？
扬声器构造示意图
　　扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成。
探究新知
　　当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动；当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出声音。利用上述扬声器原理，可以制成头戴式耳机和小巧的入耳式耳机。
课堂小结
电动机
磁场对通电
导体的作用
通电导体在磁场中受到力的作用
影响力的方向
电动机的基本构造
换向器作用：线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中电流的方向
原理：通电线圈在磁场中受力而转动
电流的方向
磁场的方向
基本组成：换向器、转子、定子
1. 下列用电器使用了电动机的是（　　）
A. 电风扇
B. 电水壶
C. 台灯
D. 手电筒
课堂练习
解：A、电风扇的主要部件是电动机，电风扇工作时，电能转化为机械能和内能，故A正确;B、电水壶工作时，把电能全部转化为内能，故B错误;
CD、台灯、手电筒工作时,电能主要转化为光能和内能，故CD错误。
故选：A。
本题主要考查学生对电流做功的实质的了解和掌握，是一道基础题。
A
2. 如图所示是实验室电流表的内部结构图，处在磁场中的线圈有电流通过时，线圈会带动指针一起偏转。线圈中电流越大，指针偏转角度就越大。关于该现象，下列说法正确的是（　　）
A. 该电流表是利用电磁感应原理工作的
B. 线圈中有电流通过时，把机械能转化为电能
C. 改变线圈中的电流方向,指针的偏转方向不会改变
D. 线圈中电流越大，其所受磁场力就越大
D
课堂练习
课堂练习
解：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，并且电流越大，线圈受到的力越大，其转动的幅度越大。因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小。
A. 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，故A错误;
B. 线圈中有电流通过时，电能转化为机械能，故B错误:
C.改变线圈中的电流方向，其转动方向会发生改变，故C错误；
D.电流越大，线圈受到的力越大，因此可以利用电流表指针的转动幅度来体现电路中电流的大小，故D正确。故选：D。
在学过的测量工县或设备中，每个工县或设备都有自己的制成原理：对不同测量工县的制成原理，是一个热点题型，雪要重点掌握。
3. 如图，移动变阻器R1的滑片向____移,导线AB受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力大小与___________有关；移动变阻器R2的滑片向____移，导线AB受力摆动也增大。
课堂练习
右
磁场的强弱
左
课堂练习
解：如图可知，左侧构成了电磁铁，滑动变阻器的滑动可改变其磁场的强弱，右侧是通电导线在磁场中受力，其受力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关。
故移动变阻器R1的滑片向右，电路中电流增大，电磁铁磁性增强，导线ab受力摆动就增大，说明磁场对通电导体的作用力与磁场的强弱有关；
移动变阻器R2的滑片向左移，导线中电流增大，导线ab受力摆动也增大，说明磁场对通电导线的作用力大小与电流的大小有关。
故答案为：右；磁场的强弱；左。
本题同时考查了电流的变化，对磁场强弱以及通电导体在磁场中受力情况的影响，设计较为巧妙，考查了两个较为重要的知识点。
4. 如图所示圆环形绝缘凹槽内装满
水银，水银的内外侧用导线接入电路，圆心处放置一块
圆柱形磁铁，闭合开关后，发现水银逆时针流动，小明
进行了如下操作：先对调电源的正负极，再对调磁铁的
南北极，则该操作中水银的流动情况是（　　）
课堂练习
解：水银是导体，水银的内外侧用导线接入电路通过电流后，会在磁场中受力而运动起来。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，对调电源的正负极后，电流方向发生改变，因此水银受力方向改变，水银沿顺时针方向流动；再对调磁铁的南北极，磁场方向改变，则水银受力方向再一次改变，此时水银沿逆时针方向流动，故C正确，ABD错误。故选：C。
此题考查了磁场对通电导线的作用，难度不大，属基础题目。
C
布置作业
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：
阅读查阅相关资料，了解各种不同功能的电动机。
分析思路
　　步进电动机和直线电动机的基本原理都是“磁场对电流有力的作用”。摄像机中的各种部件能灵活、精准地转动和移动，就是通过步进电动机来实现的。直线电动机是一种能沿着金属轨道做直线运动的感应电动机，磁悬浮列车上用的就是直线电动机。
谢谢聆听