16.3磁场对电流的作用电动机
◆要点1
磁场对电流的作用
（1）19世纪初，安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关。
（2）导体的受力方向：
①当电流方向或磁场方向中有一个发生改变时，导体的受力方向就会改变；
②当电流方向和磁场方向同时发生改变时，导体的受力方向不会改变。
（3）导体受力的大小：导体中电流越大，所在磁场越强，导体在磁场中受到的力越大。
◆要点2
直流电动机的原理
（1）原理：通电线圈在磁场中受力转动。
（2）组成：定子（固定不动的部分）和转子（转动的部分）。
（3）平衡位置：通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置.
（4）换向器：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，保持线圈持续转动。
（5）能量转化：电动机工作时，将电能转化为机械能。
◆要点3
直流电动机
（1）直流电动机的转动方向与磁场方向、导线电流方向有关。
（2）电动机的转动速度与磁场强弱、电流的大小有关。
科学家
法国物理学家：安培
内容
磁场对电流有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关；
产生条件
①有磁场
②导线有电流通过
③通电导线与磁场方向不平行
探究磁场对电流的作用实验
特点：有电源
结果：导线运动
本质：通过磁场发生作用
提示
①电流方向或磁场方向中有一个改变，受力方向改变；
②电流方向和磁场方向同时改变时，受力方向不改变。
③通电导线与磁场方向平行不受力，垂直受力最大。
应用
电动机、磁电式电流表电压表等。
Δ基础题系列
◆1.如图所示，在闭合开关S的瞬间，ab棒水平向左运动；若将电池反接并接通开关S，ab棒的运动方向是（）
A.水平向左
B.水平向右
C.竖直向上
D.竖直向下
【答案】B
【解析】
安培力方向由电流方向和磁场方向共同决定，当其中一个方向改变时，安培力方向与原来相反；若同时改变电流方向和磁场方向则安培力方向不变；由此可知若将电池反接并接通开关S，ab棒的运动方向与原来方向相反即水平向右。故选B。
◆2.（2019·东营）如图所示,研究磁场对通电导线作用的实验装置,当闭合开关,电流由a至b通过导线ab时,导线ab向左运动,下列说法正确的是(
)
A.
只改变电流方向时，导线ab向右运动，机械能转化为电能
B.
只改变磁场方向时，导线ab向左运动，电能转化为机械能
C.
电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab向左运动，电能转化为机械能
D.
电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab向右运动，机械能转化为电能
【答案】C
【解析】
A.
磁场方向不变，只改变电流方向时，导线ab的运动方向改变，则导线ab向右运动，电能转化为机械能，说法错误。
B.
电流方向不变，只改变磁场方向时，导线ab的运动方向改变，则导线ab向右运动，电能转化为机械能，说法错误。
CD、电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab的运动方向不变，即导线ab向左运动，电能转化为机械能，C项说法正确，D项错误。故选：C。
◆3.
如图所示，线圈abcd位于磁场中，S与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当S改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）
A.方向向下
B.方向向上
C.为零，因为电源反接
D.为零，因为电路一定是断路
【答案】A
【解析】
如图所示，线圈abcd位于磁场中，S与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当S改为与2接通时，磁场方向不变，导体中电流方向相反了，则ab段导线受磁场力相反，方向向下。
故选A。
◆4.通电线圈在磁场中转过一个角度,最后停在某个位置,这个位置是(
)
A.
它不受磁场力的位置
B.
它处在无磁场的位置
C.
电路中无电流的位置
D.
线圈所在平面与磁感线垂直的位置
【答案】D
【解析】
对于通电线圈，在磁场中会受到力的作用，且两边所受力的方向相反，所以当线圈转过平衡位置，即线圈所在平面与磁感线垂直的位置时，磁场力会将线圈往回拉，所以使得线圈最终静止在线圈所在平面与磁感线垂直的位置；故选D。
◆5.如图所示是研究通电导体在磁场中的受力情况的实验装置，通电后导体AB向右运动，若要使AB向左运动，下列办法可行的是（?）
A.
将滑动变阻器的滑片向左滑动
B.
将滑动变阻器的滑片向右滑动
C.
改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向
D.
将磁体的磁极对调
【答案】D
【解析】
A.
将滑动变阻器的滑片P向左移动，增大电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故A不可行；
B.
将滑动变阻器的滑片P向右移动，减小电路中的电流，会改变受力大小，但不会改变运动方向，故B不可行；
C.
改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向，受力方向不变，不可行；
D.
将磁体的磁极对调，受力方向改变，可行。故选D。
◆6.如图所示为直流电动机的工作原理。以下相关的分析中正确的是(
)
A.
电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B.
电动机工作过程中，线圈中也会产生感应电流
C.
电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次
D.
电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好
【答案】B
【解析】
A.
电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，但也有少部分转化为内能，故A错误；
B.
电动机工作过程中，线圈在磁场中切割磁感线，因此在线圈中也产生感应电流，故B正确；
C.
电动机工作过程中，线圈中的电流方向周期性变化，转一周电流方向改变2次，故C错误；
D.
电动机中的线圈转动是利用了惯性，但线圈的质量不能太大，太大启动时也困难，故D错误。
故选B。
◆7.（2019·绵竹）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现道题ab向左运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（
?）
A．方向与电流方向有关
B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关
D．大小与磁场强弱有关
【答案】A
【解析】
通电导线在磁场中受力方向与电流方向、磁场方向有关。接通电源，发现导体ab向左运动，把电源正负极对调后接入电路，电流的方向改变了，发现导体ab向右运动。说明通电导线在磁场中受力方向跟电流方向有关，故A正确。
◆8.（2019·福建）如图的四个实验中，反映电动机工作原理的是（ ）
A
B
C
D
【答案】C
【解析】
电动机是利用通电导体在磁场中受力运动制成的；
A.
如图是电流磁效应的实验，说明了通电导体周围存在磁场，故A不符合题意。
B.
是研究电磁铁的实验装置，说明了通电导体周围存在磁场，故B不符合题意。
C.
电路中有电源，是通电导体在磁场中受力运动，是电动机的工作原理，故C符合题意。
D.
电路中没有电源，是探究电磁感应现象的实验装置，是发电机的工作原理，故D不符合题意。
故选：C。
◆9.（2019·广州）如图中，?表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，⊙表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，F是磁场对通电导线的作用力。下列哪个选项中，磁场对通电导线的作用力与图中F的方向相同的是(
)
?
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
A.
如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是N极、右端是S极，右侧通电螺线管的左端是N极、右端是S极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向不变，导体所在位置的磁场方向改变，所以磁场对通电导线的作用力方向改变，故A不符合题意。
B.
如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是N极、右端是S极，右侧通电螺线管的左端是N极、右端是S极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向改变，导体所在位置的磁场方向改变，所以磁场对通电导线的作用力方向不变，故B符合题意。
C.
如图，根据安培定则可以判断左侧通电螺线管的左端是S极、右端是N极，右侧通电螺线管的左端是S极、右端是N极，和题干中的磁极比对可知，导体中的电流方向改变，导体所在位置的磁场方向不变，所以磁场对通电导线的作用力方向改变，故C不符合题意。
D.
电路中没有电源，螺线管不会有磁性，螺线管对通电导体不会产生磁力作用，故D不符合题意。
故选：B。
Δ强化题系列
◆10.（2019·徐州）两个磁体之间有力的作用，同名磁极相____；通电导线能使小磁针发生偏转，这是因为通电导线周围存在____；如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线的力垂直指向纸里，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向____（填“纸里”或“纸外”）。
【答案】斥；磁场；纸外；
【解析】
两个磁体之间有力的作用，同名磁极相互排斥；
通电导线能使小磁针发生偏转，这说明通电导线周围存在磁场，这种现象叫电流的磁效应；
通电导体在磁场中受力的作用而运动，运动方向与电流的方向和磁感线的方向有关，只改变电流方向，导体受力方向改变，则此时磁极对导线的力垂直指向纸外。
故答案为：斥；磁场；纸外。
◆11.如图所示,在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB,AB置于马蹄形磁铁内,当通以图示方向的电流时,磁场对通电导线___(填“有”或“无”)力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动,仅改变电流方向时可看到AB棒向___(填“左”或“右”)侧摆动;若仅将磁铁翻转,可看到AB棒向___(填“左”或“右”)侧摆动。这一现象说明，通电导线受到磁场作用的力的方向与___方向和___方向有关。
【答案】有；左；左；电流；磁场
【解析】
当通以图示方向的电流时，磁场对通电导线有力的作用；
如图，看到AB棒向右侧摆动，若仅改变电流方向时，AB棒受力方向将变化，AB棒向左侧摆动；
若仅将磁铁翻转，改变磁场方向，AB棒受力方向变化，将向左侧摆动。
这一现象说明，通电导线受到磁场作用的力的方向与电流方向和磁场方向有关。
故答案为：有；左；左；电流；磁场。
◆12.一个线圈在磁场中转到如果所示的位置，虽然通电，而且ab和cd两边受到力的作用，但线圈却不能继续转动，这是因为整个线圈受到_______力的作用.在实际的电动机中，要实现线圈持续转动，采用的办法是加装一个_____，其作用是每当线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的_______。
【答案】平衡力；换向器；电流方向。
【解析】
由图示可知，通电导线ab和cd导线与磁感线垂直时，导线ab受到向上的力，cd导线受到向下的力，它们受到平衡力的作用．
线圈在图示位置，磁场力的作用线过转轴，力臂为零（磁场力的力矩为零），因此线圈在图示位置不能继续转动．若要使线圈继续转动，必须安装换向器，及时改变电流方向，从而改变导线受力方向，从而使线圈持续转动．故答案为：平衡力；换向器；电流方向．
◆13.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。
【解析】
扬声器中的线圈中通过变化电流时，线圈会受到永久磁铁的磁场力的作用，从而带动与线圈相连的纸盆来回振动，于是扬声器就发出了声音。
◆14.如图是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置，线圈能够转动的原因是_____________，在实验中为了使线圈能持续转动，采取的办法是_______________；要想使线圈的转动方向与原来的相反，采用______________或者_____________的方法。
【答案】
通电线圈在磁场中会受到力转动；电；机械；线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半；使用换向器改变电流方向或者改变磁场方向．
【解析】
通电线圈在磁场中会受到力转动；电；机械；线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半；使用换向器改变电流方向或者改变磁场方向．
根据电动机的原理和构造知，能转动的原因是通电线圈在磁场中受磁力的作用而转动，线圈在转动过程中消耗电能转化为机械能．在实验中影响线圈的转向的因素有电流的方向和磁场的方向；则为了使线圈能持续转动，采取将线圈一头的绝缘漆刮去，另一头刮去一半的办法来改变通入线圈的电流方向；所以要想使线圈的转动方向与原来的相反；采取的办法是：使用换向器改变电流方向或者改变磁场方向的方法。
◆15.图中所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。
(1)如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向______；
(2)如果磁极位置不变仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向______；
(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向______.
(4)从能量转化来看，将能转化为能；装置是利用其原理制成的。
【答案】(1)下；(2)下；(3)上；(4)电能；机械能，电动机。
【解析】
由左手定则可得，通电导线的电流由a向b，则
(1)磁极对调后，由左手定则可判出导线受力向下；
(2)电流方向改变，由左手定则可判出导线受力向下；
(3)将磁极和电流同时改变后，由左手定则得受力方向不变，仍向上。
(4)通电导体在磁场中受到力的作用，是由电能转化为机械能，电动机就是利用这个原理制作的。
◆16.如图是跃民同学制作的小电动机模型：他用向物理老师给的漆包线绕制的矩形线框，并将两端的漆全部刮去，将其接在干电池两端：
（1）开源闭合通电后能看到的现象是；
（2）线框平面与磁场垂直的位置叫位置；
（3）为了使线框像电动机一样不停地转动，敬东同学建议：漆包线一端的漆刮去全部，另一端只刮去半圈。按敬东的建议，制用的线框，通电后果然能不停地旋转。这一改动相当于为线框制作了一个装置，当其通过位置时及时改变电流的方向。线框转动后将有转化为能。
（4）他们想要使线框的转得更快些，你给他们个合理的建议：；
（5）如果还要想改变线框的转动方向，采用或者的方法能达到目的。
【答案】
（1）线圈在垂直磁场中位置来回摆动；
（2）平衡位置；
（3）换向器；平衡；电能；机械能；
（4）增大电流换用磁性更强的磁铁等。
（5）仅对调磁极的方向；改变电流的方向。
【解析】
通电线圈在磁场中受到力的作用，但他到与线圈平面垂直的位置时，受平衡力的作用，而不能持续转动下去，这时需要两个半圆环和金属滑片制成的换向器及时的改变电流的方向，其转速与磁场磁性强弱和线圈匝数及电流大小有关，可以从这三个方面考虑，对于转向则与电流的方向和磁场的方向有关，但只能改变其中一个。：
（1）通电导体在磁场中会受力而转动；
（2）通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置.
（3）换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，保持线圈持续转动。其中该装置是把电能转换为机械能。
（4）线框转动的快慢与电流和磁场的强弱有关系，因此可以考虑增大电流或换用磁性更强的磁铁。
（5）通电导体受到力的方向与电流方向和磁场的方向有关，因此只要改变其中一个方向就可以改变受力方向，而不能同时改变两个方向。
116.3磁场对电流的作用电动机
◆要点1
磁场对电流的作用
（1）19世纪初，安培发现：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关。
（2）导体的受力方向：
①当电流方向或磁场方向中有一个发生改变时，导体的受力方向就会改变；
②当电流方向和磁场方向同时发生改变时，导体的受力方向不会改变。
（3）导体受力的大小：导体中电流越大，所在磁场越强，导体在磁场中受到的力越大。
◆要点2
直流电动机的原理
（1）原理：通电线圈在磁场中受力转动。
（2）组成：定子（固定不动的部分）和转子（转动的部分）。
（3）平衡位置：通电线圈的平面与磁感线垂直时，线圈受到的磁场的作用力相互平衡，我们把这个位置称为平衡位置.
（4）换向器：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中的电流方向，保持线圈持续转动。
（5）能量转化：电动机工作时，将电能转化为机械能。
◆要点3
直流电动机
（1）直流电动机的转动方向与磁场方向、导线电流方向有关。
（2）电动机的转动速度与磁场强弱、电流的大小有关。
科学家
法国物理学家：安培
内容
磁场对电流有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场方向有关；
产生条件
①有磁场
②导线有电流通过
③通电导线与磁场方向不平行
探究磁场对电流的作用实验
特点：有电源
结果：导线运动
本质：通过磁场发生作用
提示
①电流方向或磁场方向中有一个改变，受力方向改变；
②电流方向和磁场方向同时改变时，受力方向不改变。
③通电导线与磁场方向平行不受力，垂直受力最大。
应用
电动机、磁电式电流表电压表等。
Δ基础题系列
◆1.如图所示，在闭合开关S的瞬间，ab棒水平向左运动；若将电池反接并接通开关S，ab棒的运动方向是（）
A.水平向左
B.水平向右
C.竖直向上
D.竖直向下
◆2.（2019·东营）如图所示,研究磁场对通电导线作用的实验装置,当闭合开关,电流由a至b通过导线ab时,导线ab向左运动,下列说法正确的是(
)
A.
只改变电流方向时，导线ab向右运动，机械能转化为电能
B.
只改变磁场方向时，导线ab向左运动，电能转化为机械能
C.
电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab向左运动，电能转化为机械能
D.
电流方向和磁场方向同时改变时，导线ab向右运动，机械能转化为电能
◆3.
如图所示，线圈abcd位于磁场中，S与1接通时，ab段导线受磁场力F的方向向上；当S改为与2接通时，ab段导线受磁场力（）
A.方向向下
B.方向向上
C.为零，因为电源反接
D.为零，因为电路一定是断路
◆4.通电线圈在磁场中转过一个角度,最后停在某个位置,这个位置是(
)
A.
它不受磁场力的位置
B.
它处在无磁场的位置
C.
电路中无电流的位置
D.
线圈所在平面与磁感线垂直的位置
◆5.如图所示是研究通电导体在磁场中的受力情况的实验装置，通电后导体AB向右运动，若要使AB向左运动，下列办法可行的是（?）
A.
将滑动变阻器的滑片向左滑动
B.
将滑动变阻器的滑片向右滑动
C.
改变导体中的电流方向，同时改变磁场方向
D.
将磁体的磁极对调
◆6.如图所示为直流电动机的工作原理。以下相关的分析中正确的是(
)
A.
电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能
B.
电动机工作过程中，线圈中也会产生感应电流
C.
电动机的线圈转动1周的过程中电流方向改变4次
D.
电动机中的线圈转动是利用了惯性，所以线圈质量越大越好
◆7.（2019·绵竹）用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现道题ab向左运动；把电源正负极对调后接入电路，发现导体ab向右运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（
?）
A．方向与电流方向有关
B．方向与磁感线方向有关
C．大小与电流大小有关
D．大小与磁场强弱有关
◆8.（2019·福建）如图的四个实验中，反映电动机工作原理的是（ ）
A
B
C
D
◆9.（2019·广州）如图中，?表示导线中的电流方向垂直于纸面向里，⊙表示导线中的电流方向垂直于纸面向外，F是磁场对通电导线的作用力。下列哪个选项中，磁场对通电导线的作用力与图中F的方向相同的是(
)
?
A.
B.
C.
D.
Δ强化题系列
◆10.（2019·徐州）两个磁体之间有力的作用，同名磁极相____；通电导线能使小磁针发生偏转，这是因为通电导线周围存在____；如图所示，把通电导线放在两个磁极中间，磁极对导线的力垂直指向纸里，如果导线中电流方向相反，则磁极对导线的力垂直指向____（填“纸里”或“纸外”）。
◆11.如图所示,在一绝缘棒下部用导线悬挂金属棒AB,AB置于马蹄形磁铁内,当通以图示方向的电流时,磁场对通电导线___(填“有”或“无”)力的作用。若此时看到AB棒向右侧摆动,仅改变电流方向时可看到AB棒向___(填“左”或“右”)侧摆动;若仅将磁铁翻转,可看到AB棒向___(填“左”或“右”)侧摆动。这一现象说明，通电导线受到磁场作用的力的方向与___方向和___方向有关。
◆12.一个线圈在磁场中转到如果所示的位置，虽然通电，而且ab和cd两边受到力的作用，但线圈却不能继续转动，这是因为整个线圈受到_______力的作用.在实际的电动机中，要实现线圈持续转动，采用的办法是加装一个_____，其作用是每当线圈转过平衡位置时，能自动改变线圈中的_______。
◆13.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。
◆14.如图是小华同学探究“让线圈转起来”的实验装置，线圈能够转动的原因是_____________，在实验中为了使线圈能持续转动，采取的办法是_______________；要想使线圈的转动方向与原来的相反，采用______________或者_____________的方法。
◆15.图中所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。
(1)如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向______；
(2)如果磁极位置不变仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向______；
(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向______.
(4)从能量转化来看，将能转化为能；装置是利用其原理制成的。
◆16.如图是跃民同学制作的小电动机模型：他用向物理老师给的漆包线绕制的矩形线框，并将两端的漆全部刮去，将其接在干电池两端：
（1）开源闭合通电后能看到的现象是；
（2）线框平面与磁场垂直的位置叫位置；
（3）为了使线框像电动机一样不停地转动，敬东同学建议：漆包线一端的漆刮去全部，另一端只刮去半圈。按敬东的建议，制用的线框，通电后果然能不停地旋转。这一改动相当于为线框制作了一个装置，当其通过位置时及时改变电流的方向。线框转动后将有转化为能。
（4）他们想要使线框的转得更快些，你给他们个合理的建议：；
（5）如果还要想改变线框的转动方向，采用或者的方法能达到目的。
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