20.4电动机 课件

课件39张PPT。第4节
电　动　机体验　磁场对通电导线的作用
活动1：准备装有白炽灯的台灯、蹄形磁体,
将蹄形磁体直接接触没有通电的白炽灯,会
观察到白炽灯的灯丝　　　　　　　　(选
填“能”或“不能”)晃动。
活动2：将白炽灯接通电源发光,将蹄形磁体靠近白炽灯,观察到白炽灯的灯丝　　　(选填“能”或“不能”)晃动。【参考答案】
活动1：不能　
活动2：能1.磁场对通电导线的作用：
(1)作用：通电导线在磁场中受到　 。
(2)方向：力的方向跟　　 　、　 　　有关。2.电动机：
(1)构造。
①转子：　 的部分。
②定子：　 的部分。
(2)原理：　 。
(3)换向器作用：改变线圈中的　　　,使线圈持续转动下去。【参考答案】1.(1)力的作用　(2)电流方向　磁感线的方向
2.(1)①能够转动　②固定不动　(2)通电线圈在磁场中受力的作用　(3)电流方向探究1 磁场对通电导线的作用
结合“体验”,思考以下问题：
1.在“活动2”中灯丝由静止到晃动说明受到了　　　　　的作用,该力的施力物体是　　　　,由此你能得到怎样的结论?
提示：灯丝由静止到晃动,运动状态发生了改变,说明受到了力的作用。而磁体周围有磁场,故该力的施力物体应是磁场。由此可知：通电导体在磁场中要受到力的作用。
参考答案：力　磁场　通电导体在磁场中要受到力的作用2.猜想与假设：通电导体在磁场中所受力的方向可能与
　　　　的方向有关,也可能与　　　　的方向有关。
参考答案：电流　磁感线3.实验方法：
(1)磁力是看不到、摸不着的,所以在实验中要利用　　　　法,根据　 判断导体的受力情况。
(2)通电导体的受力方向可能与多个因素有关,在探究时,还需利用　　　　　　　法。
参考答案：(1)转换　导体是否运动和运动方向　(2)控制变量4.实验设计：如图所示。(1)探究通电导体受力方向与电流方向的关系。
思路：需控制　　　　　不变,改变　　　　　　　　　。如图所示,通过　　　　　　　　　改变电流方向。
提示：利用控制变量法,控制其他量不变,一个量(探究量)改变。电源正负极改变,电流方向改变。
参考答案：磁体磁场方向　电路中的电流方向　对调电源正负极(2)探究通电导体与磁感线方向的关系。
思路：需控制　　　　不变,改变　　　　　　　　。如图所示,通过　　　　　　　　　,改变磁体的磁感线方向。
参考答案：电流方向　磁体的磁感线方向　调换N、S极5.实验记录及分析：
分析实验数据,你可得出的实验结论是
(1)与电流方向的关系：　 ;
(2)与磁感线方向的关系：　 。提示：(1)分析1、2两次实验数据可知,磁体磁场方向不变,改变电流方向,通电导体的运动方向改变,故可得出通电导体的受力方向与电流方向有关。
(2)分析1、3两次实验数据可知,通电导体中的电流方向不变,改变磁体的磁场方向,通电导体的运动方向也改变,故可得出通电导体的受力方向与磁体的磁感线方向有关。
参考答案：(1)磁感线方向一定时,电流方向相反,导体受力方向相反　(2)电流方向一定时,磁感线方向相反,导体受力方向相反6.交流与评估：
(1)为什么金属杆要放到光滑的金属导轨上?
提示：金属杆和金属导轨都是导体,只要金属杆与金属导轨接触就会有电流通过,且金属导轨越光滑,金属杆运动时受到的阻力就越小。
参考答案：使金属杆中有电流通过;减小金属杆运动时受到的阻力。(2)当通电导体与磁感线平行放置时,通电导体　　　　(选填“运动”或“不运动”)。
提示：当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时,受到磁场力的作用;当通电导体中的电流方向与磁感线方向平行(即电流方向与磁感线方向相同或相反)时,所受磁场力的大小为零,所以通电导体放入磁场中不一定都会受到力的作用。
参考答案：不运动(3)当将电流方向和磁感线方向同时改变时,通电导体受力方向将会怎么样?
提示：若导体中电流的方向或磁感线方向中有一个改变时,则导体的受力方向也随之改变;若上述两个方向同时改变时,则导体的受力方向不变。
参考答案：受力方向不变【微点拨】
(1)磁场对通电导线的作用实质是永磁体的磁场对电流磁场的作用。
(2)通电导体在磁场中的受力大小与电流的大小和磁场强弱有关。电流越大、磁场越强,受到的力越大。探究2 电动机的基本结构
1.按照下图安装电路,如图甲,闭合开关后会发现线圈　　　,试解释其中的原因。提示：接通电路后,线圈中有电流通过,左右两边的导线中电流方向相反,通电线圈在磁场中受到磁场力的作用,两个边受到的磁场力方向相反,于是线圈开始转动。
参考答案：转动　矩形线圈左右两边受到力的作用且方向相反,故线圈顺时针转动。2.当线圈转至图乙所示位置时,线圈两边受力大小　　　　、
方向　　　　　　　,该位置叫　　　　　　　　,到此位置
时线圈能继续转动吗?为什么?
提示：当线圈转至图乙所示位置时,线圈两边受力大小相等、方向相反,此时线圈受力平衡,故该位置叫线圈的平衡位置。由于到该位置时线圈转动速度不为零,所以由于惯性线圈会继续转动。
参考答案：相等　相反　平衡位置
能继续转动　由于惯性线圈会继续转动3.线圈转至如图丙所示的位置时,线圈还能继续沿顺时针方向转动吗?为什么?
提示：使线圈静止在图丙位置上,这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关,线圈逆时针转动,说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动,故此时线圈不能再继续沿顺时针方向转动。
参考答案：不能　线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针转动4.更换装置(增加A、B两个电刷和E、F两个铜半环),按下图连接电路,对比图丙和图甲,线圈中电流的方向发生了怎样的变化?线圈的受力方向及其转动方向又如何?提示：在图丙中,线圈由于惯性冲过平衡位置后,E与A接触,F与B接触,线圈的ab边内电流由a向b,受到的力变为向下,cd边内电流由c向d,受到的力变为向上,于是线圈就继续沿顺时针方向转动。
参考答案：E与A接触,F与B接触,线圈的ab边内电流由a向b,受到的力变为向下,cd边内电流由c向d,受到的力变为向上,继续顺时针转动。5.在该电路中两个铜半环的作用是　　　　　　　　　　　,故该装置又叫　　　　　　　　　　。
提示：在线圈转动过程中,依靠两个铜半环与电刷配合,每转动半周,线圈中电流方向就改变一次,使线圈受力方向相反。
参考答案：改变线圈中电流方向　换向器【微点拨】
(1)在电流相同时,线圈匝数越多,受力越大,因此实际电动机每个线圈都有多匝,且有多个线圈。
(2)实际电动机的每个线圈都接在一对换向片上,从而保证每个线圈在转动的过程中朝同一方向转动,也确保了所有线圈整体没有了平衡位置。
(3)电动机工作的实质是电能转化为机械能。【知识拓展】 左手定则
当通电导体与磁感线垂直时,通电导体受力方向
和磁感线方向、电流方向之间的关系,可用如图
所示的方法来表示：伸开左手,使大拇指与四指
在同一平面内并跟四指垂直,让磁感线垂直穿入
手心,使四指指向电流方向,这时拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受磁场力的方向。这种方法称为左手定则。电流的方向力电流磁感线考点1 磁场对通电导体的作用
【示范题1】江涛用如图所示的实验装置,探究“磁场对通电直导线的作用”。闭合开关S,原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动。要使AB水平向左运动,下列措施中可行的是(　　)A.将A、B两端对调
B.将蹄形磁体的N、S极对调
C.换用磁性更强的蹄形磁体
D.将滑动变阻器的滑片P向右移动
【解题指南】通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关?
提示：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向有关。【精讲精析】选B。本题考查影响通电导体在磁场中受力方向的因素。通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向和电流方向有关,要改变通电导体在磁场中的受力方向,要么只改变磁场方向,要么只改变电流方向,故选B。【通关金钥匙】磁场对通电导体作用力的特点
(1)通电导体在磁场中受到力的作用且受力方向取决于电流方向和磁感线方向。
①当电流方向或磁感线方向与原来相反时,受力方向也与原来相反;
②当电流方向和磁感线方向同时改变时,受力方向不变。
(2)导体中的电流越大,磁场越强,受到的作用力越大。
(3)当导体中的电流方向与磁感线方向平行时,导体不受磁场力的作用。考点2 电动机的构造和工作原理
【示范题2】小明用漆包线绕成线圈,将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场,如图所示,闭合开关S后,发现线圈只能偏转至水平位置,不能持续转动。为使线圈持续转动,下列措施中可行的是(　　)A.换用电压更大的电源
B.换用磁性更强的磁体
C.重新制作匝数更多的线圈,将线圈两端的漆全部刮去
D.在线圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈【解题指南】(1)什么是线圈的平衡位置?
(2)线圈在平衡位置还能转动的原因?
(3)电动机是靠什么装置实现持续转动的?
提示：(1)当线圈处在与磁场垂直时,此时线圈两边受到的力等大、反向、共线,是一对平衡力,将这一位置叫作线圈的平衡位置。
(2)线圈转至平衡位置时,由于惯性,不能立即停止转动。
(3)电动机是靠其内部的换向器(两个铜半环)来不断改变线圈内的电流方向,实现持续转动。【精讲精析】选D。本题考查电动机原理。换用电压更大的电源和磁性更强的磁体,只能增大线圈转动的速度,但转动到平衡位置时仍会停下来而不能持续转动,A、B错误;为使线圈能持续转动,要在电路中增加换向器,可在线圈适当的位置刮去半圈漆,D正确;若将线圈两端的漆全部刮去,也不能改变线圈中的电流方向,C错误。【通关金钥匙】理解换向器的作用
当线圈转到线圈平面与磁感线方向垂直时,两电刷刚好接触两半环间的绝缘部分,线圈由于惯性,还能稍微再转过一些。而线圈稍转过一定角度后,两半环接触的电刷就调换了,线圈中的电流方向也随之改变,从而保证了线圈能不停地转动下去。【变式训练】电动机在日常生活和工农业生产中的应用十分广泛,关于电动机,下列说法错误的是(　　)
A.电动机是应用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的
B.直流电动机中的换向器能使通电线圈持续转动
C.电动机是把电能转化成机械能的装置
D.电动机是把机械能转化成电能的装置
【解析】选D。电动机是将电能转化为机械能的装置。