1.4 电动机 导学案（含答案）

电动机
课前一练
1、下列改变直流电动机的转向方法 不可行的是 ( C )
A．改变线圈中的电流方向
B．改变磁场方向
C．将电源的正负极和两个磁极同时对换
D．电源的正负极和两个磁极不能同时对换
2、关于直流电动机的工作原理，下列叙述正确的是( C )
A．利用电磁感应的原理制成的
B．用交流电源供电，通过换向器，线圈中变为直流电
C．用直流电源供电，通过换向器，线圈中变为交流电
D．线圈所在的平面跟磁感线平行时的位置叫平衡位置
3、小张在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么有关时，做了如图1（a）（b）（c）的三个实验。图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力的方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极。
（1）通过实验（a）和（b）说明，通电导线在磁场中的受力方向与__________的方向有关。
（2）通过实验（a）和（c）说明，通电导线在磁场中的受力方向与____________的方向有关。实验表明，通电导线在磁场中要受到________的作用，力的方向跟________方向、________方向都有关。
【答案】（1）电流（2）磁场 力 电流 磁场
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一、磁场对通电导体的作用
1、磁场对通电导体的作用
（1）实验操作：在如图所示的装置中,当合上开关使导线通电时，发生了什么现象? 分别改变电流方向或磁体的磁极方向。又发生了什么现象?
（2）实验现象：合上开关使导线通电时，导线由静止变为运动。改变电流或磁极方向，导线运动方向发生改变。
（3）实验结论：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向与电流方向及磁场方向有关。当电流方向或磁场方向发生改变时，导线的受力方向也发生改变。
思考：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？
2、磁场对通电导线圈的作用
（1）实验操作：在如图所示的装置中。通电矩形线圈处于图甲位置和图乙位置时，观察线圈的转动情况。
（2）当通电矩形线圈处于图甲位置时，给线圈通电，线圈会发生转动，这是由于线圈处于图甲位置时，线圈 ab 边和 cd 边受到的力的大小相等，方向相反，并且这两个力都与线圈的平面垂直，使线圈发生转动。但线圈转至图乙位置时，不能继续转动下去，而是摆动几下后就停在了图乙位置，这是由于图乙位置时线圈 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。当线圈从图甲位置由于惯性刚转过图乙所示的平衡位置时，线圈 ab边和 cd 边受到的力使线圈反方向转动，所以转回平衡位置。
知识拓展--左手定测: 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。
二、直流电动机
1、电动机基本结构：转子（线圈）、定子（磁体）、电刷、换向器等。
（1）电刷的作用：与半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
（2）换向器的作用：两个铜质半环组成，使线圈一转过平衡位置就改变线圈中的电流方向。
2、电动工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。
（1）通电线圈在磁场中受力大小的影响因素：
①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。
②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。
③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。
3、直流电动机
（1）工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动。
（2）工作过程图：
①甲：电流方向和力的方向如图所示，线圈顺时针转动。
②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。
③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。
④丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。
4、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。
5、特点：结构简单、控制方便、体积小、效率高。
三、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）。
2、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。
同步练习
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（　C　）
A．增大电路中的电流
B．换用磁性更强的磁铁
C．将电源正负极对调
D．同时对调磁铁两极和电源正负极
2、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（　B　）

A B C D
3、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（　B　）
A．此装置是用来探究磁生电的
B．导线ab运动方向与电流方向和磁场方向有关
C．发电机是利用这一现象来工作的
D．通电过程中导线ab的机械能转化为电能
4、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（　C　）
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
5、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（　B　）
A．不断改变电流的方向，使线圈能够完成正、反转动
B．适时地自动改变电流的方向使线圈始终向一个方向转动
C．不断地改变磁场的方向以改变线圈转动的方向
D．不断地改变磁场的方向，使线圈始终朝一个方向转动
6、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（　C　）
A． B． C． D．
7、直流电动机工作时，线圈经过垂直磁感线的位置时 ( B )
A．线圈受力平衡，速度为零 B．线圈受力平衡，速度不为零
C．线圈受力不平衡，速度为零 D．线圈受力不平衡，速度不为零
8、直流电动机中的线圈每转动一圈，线圈中的电流方向( B )
A．改变一次 B．改变两次
C．改变三次 D．不改变
9、如图所示，是小华同学探究“磁场对电流的作用”的实验装置，AB是一根金属棒，通过导线接在电路中，闭合电键后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要使金属棒运动起来，下列措施可行的是( C )
A．将蹄形磁体的N、S极对调
B．换用磁性弱一些的蹄形磁体
C．换用电压大一些的直流电源
D．将滑动变阻器的滑片向右移动
10、扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到 力作用，从而带动与线圈相连的纸盆 ，于是扬声器就发出了声音。
【答案】磁场 来回振动
11、小丽同学学习了电流的磁效应后，知道了电流周围存在磁场，并且探究出了电流周围的磁场方向与电流方向有关。后来又学习了磁场对通电导体有力的作用，并且知道磁场对通电导体的作用力的方向与电流方向和磁场方向都有关。
小丽想：如果把两根通电导体靠得很近时，任何一根导体都处在另一根导体的磁场中，这样两根导线之间便会有力的作用。那会是怎样的作用呢? 她把这一想法告诉几个同学．并相互提出了观点：
小明说：“两条导线会相互吸引。”
小华说：“两条导线也许会相互排斥。”
小红说：“别费劲了，谁见过电线杆上的两条电线相互打架呢？”
到底谁对呢？于是他们一起去找赵老师，希望能得到老师的帮助。赵老师带他们到实验室让他们自己通过实验来得出结论。
于是他们来到实验室设计了一个实验电路,如图甲所示。实验中A、B两段导线相互靠近
时，闭合开关后发现，两根导线会相互吸引,小明得意地说：“我对了吧，实践是检验真理的唯一标准。因此可以褥出结论：当两根通电导线靠得很近时。它们是相互吸引的。”小华和小红没出声．算是默认了。
小丽想了想．说：“别忙于下结论。”随后，小丽改变了其中一根导线的电流方向，如图
乙所示，结果变成了相互排斥。小丽接着说现在可以下结论了。
请你通过上述材料结合自己的知识回答：
（1）请你分析：小丽是根据什么判断出当把其中一根导线中的电流方向改变。两通电导线会由相互吸引变为相互排斥的？
（2）材料最后说“现在可以下结论了”，你认为正确的结论是什么？
（3）小红说：“谁见过电线杆上的两条电线相互打架呢？”你认为电线杆上的电线为什么不会“打架”？请你作出一个可能的猜想。
（4）他们是按什么样的思维程序进行此探究活动的?
答：_______ ________ ________ ________ ________
（5）请你根据刚才所学的知识解释下图所示的实验。
如图：用一根轻质软弹簧．接入如图所示电路中，弹簧下端刚好与水银面相接触。上面用两根绝缘的不易伸长的细线固定在天花板上，当开关闭合后。你会观察到什么现象？
【答案】（1）通电导体周围的磁场方向与电流方向有关。
（2）两平行的通电导体靠得很近时。当通入的电流方向相同时，两导线相互吸引；当通入的电流方向相反时，两导线相互排斥。
（3）两导体间距较大，相互之间的作用力较小。
（4）提出问题→猜想假设→设计实验→进行实验→得出结论
（5）软弹贫的缩短与仲长会使电路时通时断， 同时小灯泡会熄灭后发光。如此往复。