2019浙教版八年级下——1.3电动机和发电学案

2019浙教版八年级下——1.3电动机和发电


风力发电机是将风能 (?http:?/??/?energy.cngold.org?/?fengneng?/??)转换为机械功的动力机械，又称风车。广义地说，它是一种以太阳为热源，以大 气为工作介质的热能利用发动机。风力发电利用的是自然能源 (?http:?/??/?energy.cngold.org?/??)。相对柴油 (?http:?/??/?www.cngold.org?/?chaiy?/??)发电要好的多。但是若应急来用 的话，还是不如柴油发电机。风力发电不可视为备用电源，但是却可以长期利用。

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机＋充电器＋数字逆变器。 风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

一、磁场对通电导体的作用
通电导体在磁场里，会受到力的作用。
通电导体在磁场里，受力方向与电流方向和磁场方向有关。
【见例 1】
二、电动机
基本结构：转子（线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器



电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
换向器的作用：使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
原理：通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
通电线圈在磁场中的受力大小跟电流（电流越大，受力越大）有关。
通电线圈在磁场中的受力大小跟磁场的强弱（磁性越强，受力越大）有关。 通电线圈在磁场中的受力大小跟线圈的匝数（匝数越大，受力越大）有关。

直流电动机的工作原理：
甲：电流方向和力的方向如图所示，线圈顺时针转动。
乙：线圈转到平衡位置时，两电刷恰好接触两半环间的绝缘部分；线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流改变方向。
丙：ab 和 cd 的电流方向与图甲相反，受力方向也相反，线圈仍顺时针转动。丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。
应用：直接电动机：电动玩具、录音机、小型电器等。 交流电动机：电风扇、洗衣机、家用电器等。
特点：结构简单、控制方便、体积小、效率高。
【见例 2】
三、电磁感应现象
电磁感应现象是英国的物理学家法拉第第一个发现的。
电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。 感应电流：由于电磁感应产生的电流叫感应电流。
电流中感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场方向有关。
电磁感应现象的能量转化：把机械能转化为电能。





【见例 3】
四、发电机
构造：由磁体、线圈、滑环、电刷组成，与电动机相似，但没有电动机的换向器。
工作原理：发电机是根据电磁感应原理工作的，是机械能转化为电能的机器。
工作过程：在外力作用下，转子转动一周，切割磁感线的方向发生两次改变，电流的方向也随之发生两次改变，从而产生方向性呈周期性变化的交流电。
大型交流发电机主要由转子和定子两部分组成。一般采用线圈不动磁极旋转的发电机叫做旋转磁极式发电机。



直流电动机和交流发电机的区别
直流电动机 交流发电机
原理 利用通电线圈在磁场里受力转动的原理 利用电磁感应原理
构造 与电刷接触的是换向器 与电刷接触的是两个铜环
能量转化 电能→机械能 机械能→电能
在电路中的作用 用电器 电源
交流电和直流电：
① 交流电：电流方向周期性变化的电流。我国家庭电路使用的是交流电。电压是 220 伏、周期是 0.02
秒、频率是 50 赫、电流方向 1s 改变 100 次。周期（T）：完成一次周期性变化需要的时间 s。
T ? 1
频率（f）：1 秒内完成周期性变化的次数（赫兹）。 两者关系： f
② 直流电：电流方向不变的电流。
【见例 4、5】
五、话筒
结构：膜片、线圈、永久磁体。
作用：把振动的声音变成变化的电流。
原理：振动声音的运动在磁场中切割磁感线，这样线圈中就产生了变化的电流。
电磁感应和磁场对电流的作用的区别：
电磁感应 磁场对电流的作用
现象 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割 磁感应线运动时，导体中就产生电流。 通电导体（线圈）在磁场中 受到力的作用
能量转化 机械能→电能 电能→机械能
力的性质 外力 磁场力
导体中的电流 感应电流 由电源供给
应用 发电机工作原理 电动机工作原理

【见例 6】







如图下列用来探究通电导线在磁场中受到力的作用的实验装置是（ ）
A B C D
下列实验装置图中，能够探究磁场对通电导体作用规律的是（ ）
在如图所示装置中，导线 ab 放在水平的支架上，闭合开关，导线 ab 中有电流通过时，它会运动起来。那么（ ）
此装置是用来探究磁生电的
导线 ab 运动方向与电流方向和磁场方向有关
发电机是利用这一现象来工作的
通电过程中导线 ab 的机械能转化为电能






在物理实验课上，小明想观察直流电动机模型的工作情况，将其接入电路，各部分连接完好，结果电动机却不工作，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动，其原因可能是（ ）
A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B．电源电压太低
C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小
直流电动机中转子的线圈通过换向器、电刷和直流电源相连接，这里换向器与电刷的作用是（ ）
不断改变电流的方向，使线圈能够完成正、反转动
适时地自动改变电流的方向使线圈始终向一个方向转动
不断地改变磁场的方向以改变线圈转动的方向
不断地改变磁场的方向，使线圈始终朝一个方向转动
下列四幅图中与电动机工作原理相同的是（ ）



如图为探究电磁感应现象的实验装置。在探究过程中，下列说法正确的是（ ）
保持导体 AB 在进场中静止不动，电流表指针会发生偏转
只要导体 AB 在磁场中运动，电流表折针就会发生偏转
当电流表折针发生偏转时，表明机械能转化为电能
利用这一现象所揭示的原理，可制成电动机



如下左图所示是小明探究在“什么情况下磁可以生电”的实验装置，其中能够使电流计指针发生偏转的是
（ ）
A．ab 不动，磁体上下移动 B．ab 不动，磁体左右移动
C．磁体不动，ab 上下移动 D．磁体与 ab 一起向右移动
探究利用磁场产生电流的实验中，连接了如上右图实验装置：
将磁铁向下插入螺线管时，观察到灵敏电流计的指针向左偏转，这表明 ；在这个过程中以磁铁为参照物，螺线管是 的；（选择“静止”、“向上运动”或“向下运动”）
将磁铁从螺线管中向上拔出，你会观察到灵敏电流计的指针 ；（选填“向左偏转”、“向右偏转”或“不偏转”）
通过（1）、（2）两步实验，可以得出感应电流的方向与 有关；
要探究感应电流方向与磁场方向的关系，你设计的实验做法是？



如图所示的实验装置中，能说明发电机工作原理的是（ ）
A． B． C． D．
如图所示的是直流发电机的工作原理图，关于直流发电机下列说法中正确的是（
直流发电机线圈内产生的是交流电，供给外部电路的是直流电



直流发电机线圈内产生的是直流电，供给外部电路的也是直流电
它是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理工作的
图中的 E、F 称为换向器，它的作用是改变线圈中的电流方向
图 1 是法拉第发明的能够产生持续电流的机器--发电机，金属圆盘可以看成是由无数根长度等于圆盘半径的导线组成的，金属圆盘在磁极间不断转动，每根导线都在做切割磁感线运动，从而产生持续的电流，某校探究小组仿制了这个发电机装置（如图 2），对影响电流大小的因素进行如下探究：

当圆盘转速增大时，电流表指针偏转增大，说明电流大小跟 有关；
保持圆盘转速不变，换用一个半径更大的金属圆盘，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小还跟 有关；
保持圆盘转速不变，换用 ，发现电流表指针偏转更大，说明电流大小跟磁场强弱有关。


电话中的话筒和听筒的作用是（ ）
话筒、听筒都是把声音变成电信号
话筒、听筒都是把电信号变成声音
话筒把声音变成电信号、听筒把电信号变成声音
话筒把电信号变成声音、听筒把声音变成电信号
与图中动圈式话筒工作原理相同的是（ ）



节假日，人们很喜欢到音乐广场去唱歌。当我们唱歌时，要用话筒。如图所示是常见的动圈式话筒构造 示意图，其工作原理是（ ）
电流周围存在磁场
电能转化为机械能
磁场对通电导线有力的作用
电磁感应现象










题组训练 A 组
如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab 是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金
属棒运动起来，下列措施不可行的是（ ）
将蹄形磁体的 N、S 极对调
换用磁性强一些的蹄形磁体
换用能提供较大电流的直流电源
使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力
某通电直导体在磁场中受力作用的情况如图，则在下列 A，B，C，D 四图中通电直导体的磁场中受力作用的方向跟它相同的是（ ）
A． B． C． D．
如图是课上演示实验的装置，将金属棒 AB 放入磁场中，闭合开关给金属棒 AB 通电后，观察到直金属棒 AB 运动起来。则下列说法中错误的是（ ）
实验现象说明磁场对电流有力的作用
利用这种原理可以制成的是发电机
利用这种原理可以制成的是电动机
金属棒运动过程中是电能转化为机械能



回顾如图所示“什么情况下磁可以生电”的探究过程，你认为以下说法正确的是（ ）
让导线在磁场中静止，蹄形磁铁的磁性越强，电流表指针偏转角度越大
用匝数较多的线圈代替单根导线，且使线圈在磁场中静止，这时电流表指针偏转角度大些
蹄形磁铁固定不动，使导线沿水平方向运动时，电流表指针会发生偏转
蹄形磁铁固定不动，使导线沿竖直方向运动时，电流表指针会发生偏转
关于电磁现象，下列说法中不正确的是（ ）
电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的
通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和导体切割磁感线的运动方向有关
增强通电螺线管线圈中的电流可以增强通电螺线管的磁性
奥斯特实验表明通电导体周围存在磁场
下列关于电磁现象的说法中，正确的是（ ）
A．电磁感应现象中，电能转化为机械能 B．导体在磁场中运动，就会产生感应电流
C．感应电流的方向只跟导体运动方向有关 D．发电机是利用电磁感应现象制成的
如图所示，蹄形磁铁位于水平木板上，当导体棒向右运动时，电流表的指针向左偏转，则能使电流表的指针向右偏转的是（ ）
导体棒竖直向上运动
磁铁和导体棒以相同的速度同时向右运动
导体棒不动，使磁铁向左运动
对调磁铁的磁极，并使导体棒向右运动
我国电网规定的交流电的几个数据是（ ）
频率 50Hz、周期 0.2 秒
频率 50Hz、周期 0.02 秒
频率 50kHz、周期 0.02 秒
频率 100Hz、周期 0.01 秒
9.（ 多选） 关于电磁现象， 下列说法中正确的是（ ）
通电导体在磁场中一定受到力的作用
电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的
发电机是利用电磁感应现象制成的， 工作时将电能转化为机械能
奥斯特实验表明通电导体周围存在磁场
收音机、电视机、音响里都有扬声器（ 如图） ， 扬声器的工作原理是（ ）
电磁感应现象
磁场对通电导线有力的作用
电流周围存在磁场
电流的热效应



下列实验中能探究产生感应电流的条件的实验是（ ）
在下图所示四个实验中能用来探究电磁感应现象的是（ ）

如图所示四个选项中，利用通电导线在磁场中受力的作用的原理制成的是（ ）

一次家庭探究活动中，小华把一个正在发光的灯泡放到 U 形磁体中间，惊讶的发现了灯丝突然晃动起来。关于这种现象，下列说法正确的是（ ）
灯丝晃动是一种电磁感应现象
灯丝晃动是内能转化成了机械能
磁体对钨这种材料有吸引作用
灯丝晃动是磁场对电流的作用
有一台直流电动机模型，接入电路后能正常转动．现做如下调整，哪一种做法能保持原来电动机的转 动方向（ ）
只将电动机中磁铁的磁极对调
只改变线圈中电流的方向
只改变线圈中电流的大小
只调换电源的正负极
16.（1）探究电磁感应现象应选用如图 （选填“甲”或“乙”）所示的装置进行实验．在这个现 象中感应电流的方向与 的方向和磁感应线方向有关．

（2）如图丙所示，A 为弹簧测力计（量程足够大），B 为条形磁铁（下端为 S 极），C 为螺线管。现将 S1 断开，S2 由 1 改接到 2，则弹簧测力计的示数将 ；若 S2 接 2 不变，再闭合 S1，弹簧测力计的示数将 。（都选填“变大”、“变小”或“不变”）



在复习“电流的磁场”和“磁场对电流的作用”时，小刚想：既然通电导体周围存在磁场，磁场又会对通电 导体产生力的作用，那么相互靠近的两个通电导体间是否会产生力的作用呢？
于是，他和小强商议通过实验来研究这一问题，他们找到了两根柔软的导线，相距较近地并排固 定在接线板上，实验电路如图甲所示，通过实验观察到的现象如图乙所示，该试验表明：两个通电导体之间 ；
小强认为，如果改变其中一个通电导体的电流方向，则它们之间作用力的方向也会发生改变，小 强这样想的理由是：电流产生的磁场方向是由 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 的方向和的方向有关，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；
如果开始实验时，小刚和小强没有找到柔软的导线，而是用较硬的普通铝芯电线进行实验，你认为会出现怎样的情况？通过这个问题，你得到了怎样的启示？
如下图所示是直流电动机的示意图，在图上标出各部分名称：① ② ；③ ．其中③的作用是：当线圈越过平衡位置时，改变线圈中 方向，保持线圈的持续转动。

18 题 19 题
如图所示的两个模型，其中甲图是 机的模型，乙图是 机的模型。
学习物理是轻松快乐的，有些容易混淆的知识应采用对比法，找出相同点和不同点加以区别、分析、归 纳、理解、右表格是关于电动机和发电机知识点的区别，请把表格空白处填写完整。





题组训练B 组
实验用电流表的内部构造主要包括金属线圈和磁铁，金属线圈悬置在磁铁的两极间，线圈同时与一根指针和一根蜗旋旋状弹簧相连，如图所示，当线圈中有电流通过时，线圈就会转动并带
动指针偏转，显示出电流的大小，这种电流表的工作原理是（ ）
磁极间存在着力的相互作用
磁场对通电导体有力的作用
通电导体的周围存在着磁场
法拉第发现的电磁感应现象
如图所示的四个实验中，研究磁场对电流作用的实验是（ ）
A B C D
如图所示，有关电与磁的下列描述中，正确的是（ ）
甲图是研究电磁铁磁性强弱与电流大小的关系
乙图是发电机的原理图
丙图是探究电磁感应现象的装置图
丁图：首先发现电流磁效应的物理学家是法拉第
下列哪个用电设备是根据磁场对电流的作用原理制成的？（ ）
A．电饭锅 B．电铃 C．电磁铁 D．电风扇
直流电动机模型（如图示）安装实验中，下列现象中可能发生的是（ ）
将电源的两极对调一下，线圈的转动方向不变
将磁铁的两极对调一下，线圈的转动方向不变
将电源和磁铁的两极都同时对调，线圈的转动方向不变
将电源和磁铁的两极都同时对调，线圈会反方向转动
如图所示，小明和小华同学将一根较长软电线的两端与高灵敏电流计两接线柱连接， 拿着电线的两处，站在东西方向，象跳绳一样在空中不停地摇动，观察到灵敏电流计的指针发生偏转，此现象隐含的物理原理是（ ）



A．电流周围存在磁场 B．电磁感应原理
C．物质的磁化原理 D．磁场对电流有力的作用
如图所示， 就在磁铁中的线圈 A 和 B， 用导线串联， 当用力使线圈 A 向右运动时， 发现悬挂的线圈 B 也随着摆动，此时线圈 A，B 各自的实验原理与下列设备的工作原理相对应的是
（ ）
发电机、电动机
电动机、发电机
发电机、发电机
电动机、电动机
小明将微风电风扇与小灯泡按如图所示的电路连接并进行实验，用手快速拨动风扇叶片，这时发现小灯泡发光，微风电风扇居然变成了“发电机”，关于该实验，下列说法正确的是（ ）
电风扇发电的原理是电磁感应
电风扇发电的原理是通电导线在磁场中受到力的作用
电风扇发电过程是把电能转化为机械能
小灯泡发光是把光能转化为电能
对于交流电， 下列说法中正确的是（ ）
线圈转动一周， 电流方向改变一次， 大小改变两次
线圈转动一周， 电流方向改变两次， 大小改变两次
线圈转动一周， 电流方向改变两次， 大小随时间改变
线圈转动一周， 电流方向改变四次， 大小随时间改变
如图所示，是王浩同学探究感应电流方向与哪些因素有关的实验情景（ 图中箭头表示导体的运动方向） ， 下列说法中正确的是（ ）
比较图 a 和图 c 可知， 感应电流的方向与磁场方向和导体运动方向有关
由图 d 可以得出结论， 感应电流的方向跟导体是否运动无关
比较图 b 和图 c 可知， 感应电流的方向与导体运动方向无关
比较图 a 和图 b 可知， 感应电流的方向与磁场方向有关
小明感觉自己的玩具电动车运动得太慢，总想提高电动机的转 速， 下面的做法不一定使电动机转速加快的是（ ）
增加电源电压
减少线圈匝数
换用磁性更强的磁极
提高电压和增强磁场
下列用电器中， 根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的是（ ）
A． 电烙铁 B． 电饭煲 C． 电动机 D． 电磁铁



． 关于下列四个实验的认识中， 正确的是（ ）

实验现象说明电流周围存在磁场
通电螺线管右端为 S 极
实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用
实验研究的是电磁感应现象
．小明以塑料管为连接轴将两个玩具电机的转轴连接起来，并连接如图所示的电路，开关 S
闭合后， 灯泡发光。下列说法不正确的是( )
甲、乙电机转动
甲电机相当于发电机
乙电机相当于电动机
将电源正负极对调， 灯泡亮度发生改变
．图为直流电动机的工作原理图。以下相关的分析中正确的是（ ）
电动机工作过程中， 消耗的电能全部转化为内能
电动机工作过程中， 消耗的电能全部转化为机械能
电动机工作过程中， 线圈中也产生感应电流
电动机工作过程中， 线圈中的电流方向保持不变
美国、加拿大及日本的西部地区常用频率是 60 Hz 的交流电，其周期为 1/60 秒，电流方向每秒钟改变 次。
如下左图所示，质量、形状相同的铝线框 A 和塑料线框 B 从同一高度自由下落并经过某一磁场区（“×” 代表磁感线垂直于纸面向里），若不计空气阻力，两线框落地时具有的动能分别为 EA 和 EB，则 EA 和
EB 大小关系是 。
如上右图，AB 和 CD 是两根固定且平行的水平金属导轨，符号×表示垂直于纸面指向纸面里的磁场的磁感线。现将铜棒 EF 和 GH 垂直放在滑轨上，当拉动 GH 使其向左移动时，发现 EF 也向左移动，是因为 GH 铜棒切割磁感线产生电流，使 EF 成为通电导体，受到磁场力的作用而向左运动。当拉动 GH 使其向右移动时，EF 应向 （填“左”或“右”）移动，理由是： ；对 GH 钢棒而言，此过程中能量的转化是 。



研发太阳能汽车是很多汽车厂商的未来发展方向，太阳能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源， 该类汽车有个重要的部件是太阳能电池，它可以将太阳能转化为 能；该车还有一个重要部件是电动机，它的工作原理与 （选填“麦克风”或“扬声器”）工作原理相同。
图中的线圈 abcd 位于磁场中
通电后，cd 段导线的电流方向 （选填“由 c 到 d”、“由 d 到 c”）。
cd 段导线受磁场力的方向如图所示，在图中画出 ab 段导线受磁场力的方向



风力发电机

特别提醒：
电动机工作时的能量转化：把电能转化为机械能。
*左手定则：把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向 N 极，四指指向导体中电流所指方向， 则大拇指的方向就是导体受力的方向。
平衡位置概念：线圈 ab 边和 cd 边受到的力的大小相等，方向相反，并与线圈在同一个平面上，使线圈受力平衡，我们把这个位置称为线圈的平衡位置。

特别提醒：
产生电磁感应现象时，若导体运动方向反向，则感应电流方向也反向；若磁场方向反向，则感应电 流方向也反向；但若同时改变导体的运动方向和磁场方向，则感应电流方向不变。
*右手定则：伸开右手，使大拇指跟四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手心，大拇指指向导体运动的方向，那么，其余伸开的四指所指的方向就是感应电流的方向。

特别提醒：
*交流发电机和直流发电机在内电路线圈中产生的都是交流电。交流发电机通过铜环向外电路输出交流 电。直流发电机通过换向器向外输出直流电。

特别提醒：
电话的话筒通过电磁感应把声音的信号变为强弱变化的电流，而听筒是把强弱变化的电流通过磁场对 电流的作用转化成声音的信号的。

【例 1】如图，导线 ab 放在磁场中，接通电源后，ab 向右运动，如要使其向左运动，下列方法可行的是（ ）
增大电路中的电流
换用磁性更强的磁铁
将电源正负极对调
同时对调磁铁两极和电源正负极

【例 2】如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动，现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是（ ）
只改变电流方向
只改变电流大小
换用磁性更强的磁铁
对换磁极同时改变电流方向

D． ② ④

C． ② ③

B． ① ④

A． ①③

）

【例 3】如图所示的四幅图，其中属于电磁感应现象实验图及其应用图的是（

【例 4】如图所示，L 为带动线圈转动的摇把，图中表示指针可来回摆动的电流表，关于此工作原理图， 下列说法正确的是（ ）
这是电动机的工作原理图
用该原理可制作手摇发电机，转动摇把 L 让线圈转起来，电流表的指针来回摆动
用该原理可制作手摇发电机，如果只拿掉电流表，其他电路连接不变，转 摇把 L 让线圈转动，线圈中会产生电流
用该原理制成的机器正常工作时，电能转化为机械能

发电机和电动机主要都是由定子和转子组成
交流电的方向是周期性变化的
直流电的大小不发生变化
发电机是利用电磁感应现象制成的

）

【例 5】以下说法中不正确的是（

【例 6】如图甲、乙，分别演示的是电话的话筒和听筒的工作过程，下面有关这两幅图的说明中正确的是（ ）




甲图表现的是电话的听筒，它是利用电磁感应原理来工作的
甲图表现的是电话的话筒，它工作时将电能转化为机械能
乙图表现的是电话的听筒，它是利用磁场对电流的作用来工作的
乙图表现的是电话的话筒，它工作时将机械能转化为电能