（整理版）九年级物理第十二章电和磁（三）人教四年制2

1、九年级物理九年级物理第十二章第十二章 电和磁电和磁三三人教四年制版人教四年制版【同步教育信息同步教育信息】一. 本周教学内容：第十二章 电和磁三二. 重难点：1. 理解磁场对电流的作用，掌握左手定那么的判定方法。2. 了解直流电动机的结构和工作原理。理解换向器的作用。三. 知识点分析：电流通过电动机，电动机的轴就转动起来。电动机的原理是什么？原来通电导线在磁场中要受到力的作用，电动机就是利用这种现象制成的。实验 1：图 1 通电直导线在磁场中受到力如图 1 所示，把一根直导线 ab 放在蹄形磁体的磁场里，接通电源，让电流通过原来静止的导体 ab。观察发生的现象。实验说明：电流通过在磁场中的导体

2、 ab 时，导体 ab 就运动起来，这说明通电导体在磁场里受到力的作用，在上述实验中，这个力的方向既跟电流的方向垂直，又跟磁感线的方向垂直。实验 2：在上述实验中，使电流的方向相反，或者使磁感线的方向相反，观察导体 ab 的运动情况。实验说明：使电流的方向相反，或者使磁感线的方向相反，导体 ab 的运动方向也相反。这说明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。把一个通电线圈放在磁场里，你推测会发生什么现象？你是怎样进行推测的？实验 3： 甲 乙图 2 通电线圈在磁场里转动如图 2 甲所示，把一个线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过线圈，观察发生的现象。我们看到，接通电源的线圈在

3、磁场里发生转动，但转动不能持续下去，摆几下便停在在图 2 乙所示的位置上。怎样解释这个现象呢？原来通电线圈的边和边在磁场里受到力的作用，而abcd边和边中的电流方向相反，所以受到的力的方向相反且不在同一直线上见图甲，abcd在这两个力的作用下线圈就转动起来。当转到图乙所示的位置时，这两个力恰好在同一直线上，而且大小相等，方向相反，相互平衡，所以线圈在这个位置上可以保持平衡。通电导体和通电线圈在磁场里受到力的作用而发生运动时，消耗了电能，得到了机械能，在这种现象里，电能转化为机械能。在上一节所示的现象里，我们看到电能可以转化成机械能。怎样才能实际利用上述现象呢？从发现磁场对电流的作用，到创造电动

4、机，还有一段路要走，实际的电动机要能够持续地转动，而图 2 中的通电线圈却不能持续转动，怎么办？ 甲：未改变电流方向乙：改变了电流方向图 3 通电线圈刚转过平衡位置时的受力情况图 3 表示图 2 中的通电线圈刚转到平衡位置时的受力情况，比照图 3 的甲和乙可以知道：如果在线圈刚转到平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，那么，由于受力方向改变，线圈就可以按原来的方向继续转动。这样，每当线圈刚转到平衡位置，就改变一次电流方向，线圈就可以不停地转动下去。怎样具体实现电流方向的改变呢？换向器图 4 是直流电动机的原理图。这种电动机用直流电源供电，所以叫直流电动机。线圈的两端各连一个铜制半环 e 和 f

5、，它们彼此绝缘，并随线圈一起转动。a 和 b 是电刷，它们跟半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。两个半环 e 和 f 叫做换向器。每当线圈刚转过平衡位置，换向器就能自动改变线圈中电流的方向。仔细研究图 4，就会了解这一点。甲：电流方向和力的方向如下图，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局部：线圈由于惯性继续转动，转过平衡位置后，电流即改变方向。丙：和中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。abcd丁：线圈又转到平衡位置，换向器又自动改变电流方向。图 4 直流电动机的原理【典型例题典型例题】例 1 通电导体在磁场中受力的方向跟什么有关系？有什么

6、关系？怎样来判定？解题思路：解题思路：通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场方向有关系，这三者关系是彼此互相垂直，可以用左手定那么来判定。借题发挥：借题发挥：左手定那么：伸开左手，让四指和大拇指都和手掌在一个平面内，且大拇指和四指互相垂直，将左手放入磁场中，让磁感垂直穿过掌心，让四指所指的方向与电流方向相同，那么大拇指所指的方向就是导体受力的方向。例 2 如图 1 所示，线圈为什么在甲图可旋转，而转到乙图时就不能继续旋转？图 1解题思路：解题思路：通电线圈的边和边在磁场里受到力的作用，而边和边中的电流方向相反，abcdabcd所以受力方向也相反，边向上受力，边向下受力，且两力不在同一条直线

7、上，如图abcd甲。在两个力的作用下线圈就转动起来。当转到乙图的位置时，这两个力恰好方向相反，作用在同一条直线上，而且大小相等，方向相反且互相平衡，所以线圈在这个位置上可以保持平衡，就不再转动。借题发挥：借题发挥：通电线圈在磁场中转动消耗了电能，得到了机械能，这是电能转化机械能的过程。例 3 如图 2 所示，有两闭合铝环，挂在一根水平光滑的绝缘杆上，当条形磁铁 n 极向左插向圆环时，两个铝环 a. 有感应电流但无相互作用b. 有感应电流且有相互作用c. 无感应电流和相互作用d. 无感应电流有相互作用图 2解题思路：解题思路：当条形磁铁的 n 极插向圆形铝环时，那么闭合的铝环局部在做切割磁感线运

8、动的铝环中会有感应电流产生，当铝环中有电流通过时，此时它们又都在磁场中。通电导体在磁场中会受力的作用，根据左手定那么它们之间相互作用，所以答案为 b。借题发挥：借题发挥：根据电磁感应可知有感应电流产生，这一点容易理解，可它们之间是否有相互作用很多同学不理解。可进一步思考通电导体在磁场中会受到力的作用，所以它们之间有相互作用。例 4 一台电直流电动机接在 6v 电源上，线圈卡住不转时电流为 5a，排除故障后电动机正常转动时，线圈中的电流为 1a，求： 1电动机总功率是多少？2电动机有用功率是多少？3这台电动机的机械效率是多少？解题思路：解题思路：图 3 是电路图。图 31电动机的总功率就是电动机

9、正常运转时电压与电流的乘积。waviup616总2电动机在运转过程，因为电动机的线圈内有电阻，通电时电阻因发热而消耗电能，所以有用功率应该等于总功率减去发热功率。而发热功率就是正常运转时线圈内阻r与电流平方的乘积，而线圈内阻要利用线圈通电不转的电压与电流的比值。2i2 . 156aviurwarip2 . 12 . 1)1 (22热 wwwppp8 . 42 . 16热总有用3电动机的机械效率就是有用功与总功之比，而有用功和总功可以用公式：表示，tpwtpw总总有用有用其中时间 是相同的，所以t%8068 . 4wwpptptpww总有用总有用总有用答：电动机总功率为 6w，有用功率为，它的机

10、械效率为 80%。借题发挥：借题发挥：此题可能会出现以下几种错误的解法：一是二是wavuip3056总热p，这也是错误的，三是电动机的电阻：ri2wa302 . 1)5(2aviur16，这时电动机正在运转，只有局部电能转为热能，而大局部电能转化为机械能。 6只适用局部电路，另外有的同学容易将电功率和机械效率混为一谈。iur 例 5 用电池组向一台电动起重机模型通电，使它匀速吊起一个砝码。1用哪些仪器，什么方法可以测电动机输入功率。2用哪些仪器和什么方法，可测出起重机的输出功率。3写出起重机工作效率的表达式。解题思路：解题思路：1用电压表测出输入到电动机的电压 u，用电流表测出输入到电动机中的

11、电流，即可求出输入功率，。uip输入2用米尺测出砝码上升的高度，用天平测出砝码的质量，用秒表测出砝码上hm升的时间 ，即可求出输出功率。ttmghtghtwp有用出3机械效率：uitmghtpghww入总有用借题发挥：借题发挥：某同学用小电动机做竖直提升钩码的实验：1加在电动机两端的电压为，通过的电流强度是，这台电动机消耗的功率是多少 w？2这台电动机把质量为 200g 的钩码提升 1m 用了 4s，电动机对钩码做功的功率是多少 w？kgng/103这台电动机的机械效率是多少？解：解：1wavuip14 . 05 . 22jmkgngmghghw21/1024. 0wsjtwp5 . 0423

12、%50412swjptwww总有用答：答：1这台电动机的消耗功率为 1w。2电动机对钩码做功功率为。3这台电动机的机械效率为 50%。【模拟试题模拟试题】一. 填空题：1. 磁场对通电导体有 作用。2. 通电导体在磁场中受力的方向与 方向和 方向有关，三者关系用 来判定。3. 通电导体在磁场中受到力的作用而发生运动的时候，消耗了 能，得到 能。4. 图 1 是直流电动机的示意图，分别表示电动机的某一局部： abcdab 。cd图 15. 电动机是把 能转化为 能的机器。6. 用 电源供电的电动机叫直流电动机，直流电动机是利用 原理制成的。二. 选择题：1. 直流电动机中的换向器的作用是 a. 改变磁场的 n 极和 s 极b. 改变线圈中的电流方向和磁场的 n 极，s 极c. 改变线圈中的电流方向d. 改变线圈中电流的大小三. 简答题：1. 说明图 2 中各通电导体的受力方向。图 2 甲向 ；乙向 ；丙向 ；丁向 。2. 如图 3 所示，通电导线在磁场中受到力的作用，试根据磁场的受力方向，判断导体a中的通电方向。图 3四. 计算题：1. 一台电动机上标有“220v 2.5a，正常工作时线圈的内阻为，求这台电动机10的额定功率和机械效率。2. 利用电动机抽水时加在电动机上的电压是 380v，通过电动机的电流是 10a，求：1电动机工作 1h 电流