第四节 电动机

电动机（2课时＋1课时）
教学目标 1、通过演示实验，知道磁场对电流有力的作用。
2、知道通电导线在磁场中受到力的方向与哪些元素有关。
3、通过演示实验，知道矩形线圈在磁场中转动情况。
4、了解直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用。
重点难点分析 重点：磁场对电流的作用，直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用 难点：磁场对电流作用的现象和规律，直流电动机的构造和工作原理，理解换向器的作用
教 、学 预 设
【引入】出示电动机，闭合开关，让电动机工作－－电动机提升重物。问电动机工作时，能是如何转化的？－－电能转化为机械能。其实电动机也是利用了电和磁的原理制成的。那么，通电后电动机怎么会转动起来呢？
【实验】磁场对通电导线的作用
一、磁场对通电导线和线圈的作用
1、磁场对通电导线的作用：
(1)当合上开关使导线AB通电时，实验现象：原来静止在导轨上的导体AB会沿导轨运动。实验表明：通电导线在磁场中要受到力的作用。
(2)改变电流方向或磁铁的磁极方向时，实验现象：导体AB的运动方向发生改变。
实验现象分析：导体AB的运动方向改变，说明导体AB所受力的方向发生改变。表示磁场对导体AB的作用力的方向发生改变。即通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁感线方向有关。
2、磁场对通电线圈的作用：
（1）通电线圈处于（a）位置－－线圈平面与磁场平行时，线圈发生转动。
通电线圈处于（b）位置－－线圈平面与磁场垂直时，线圈不发生转动。
通电线圈在磁场中为什么在（a）位置会发生转动？转到什么位置会停下来，为什么？在（b）位置为什么不发生转动？
分析：如图4所示，由于通电线圈的两条对边中电流方向相反，它们在磁场中受到磁场力的方向相反且不在一条直线上，在这两个力作用下线圈会发生转动。当线圈从（a）位置转过90°时，这两上力恰好在同一直线上，而且大小相等、方向相反，是平衡力。线圈在这对平衡力作用下可以在该位置保持静止。线圈的这一位置（b）叫做平衡位置，此时线圈的平面恰与磁感线垂直。
（2）通电线圈转到平衡位置时，为什么不立即停下来，而是在位置附近摆地动几下才停下来？－－通电线圈转到平衡位置前具有一定速度，由于惯性它会继续向前运动，但由于这时受到的磁场力及摩擦力等又会使它返回平衡位置，所以它要摆动几下后再停下来。
二、直流电动机
【问题】：怎样使线圈在转过平衡位置后继续沿原来的方向转动下去？
1．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现象制成的，是把电能转化为机械能的装置。
　　2．直流电动机主要由磁铁和线圈组成，此外还有换向器、电刷等。
　　3．换向器的作用：每当线圈转过平衡位置时，它能自动改变线圈中的电流方向。
　　(1)“换向器”是怎样实现“换向”的？
　　用直流电源给处在磁场中的线圈通电时，要使线圈能绕轴连续转动的关键，在于使线圈一到平衡位置就能自动改变线圈中的电流方向，“换向器”就是能完成这一任务的装置。
①“换向器”由两个半铜环组成。
②两个半铜环的开口处（即绝缘处）安装。
③当线圈由于惯性稍稍转过平衡位置时，能交换电刷与换向器的半铜环的接触，从而改变了线圈中的电流方向和受力方向，使线圈仍能按原来的绕向转动
(2)直流电动机和交流发电机的区别。
　学生实验：安装直流电动机模型
1．直流电动机模型的安装顺序是从内到外，从下到上的。具体顺序是支架→线圈（转子）→电刷→磁极（定子）。
安装直流电动机模型的要点：
①应按一定次序安装；
②电刷与换向器之间的松紧，线圈转子与定子之间的间隙要适中；
③安装完毕后用手拨一下转子，观察其运转是否良好，否则应加以调试。
2．改变直流电动机转动方向的方法：改变通过线圈的电流的方向（对调电源两极）或者改变磁感线方向（对调磁铁的两极）。
3．改变转速的方法：改变线圈中电流的大小。
4．实验步骤：
①仔细观察换向器，弄清换向器的作用；
②安装直流电动机模型；
③画出有关电路图（如图6示），并按图连接电路；
　④经检查无误后，闭合开关，调节滑动变阻器至合适位置，观察电动机转动情况；
⑤按下表进行实验，把结论填入表中。
【小结】1、电动机原理：通电线圈在磁场里受力而转动
2、直流电动机：利用直流电源供电的电动机叫直流电动机
3、直流电动机的组成：模型：由磁体、线圈、换向器和电刷组成
实际的电动机由转子和定子两个基本部分组成
4、换向器的结构和作用：结构：由两个半环构成
作用：每当线圈转过平衡位置，自动改变线圈中电流的方向
5、能量转化：电动机工作时把电能转化为机械能