科学探究：电动机为什么转动 【知识精讲+能力提升】 九年级物理上学期备课精研（沪科版）

沪科版

九年级全册物理

第十七章

从指南针到磁浮列车

17.3科学探究：电动机为什么转动洗衣机生活、生产中、科学技术中都离不开电动机，为什么电动机通电后，它就能够转动呢？电风扇电梯今天我们一起学习电动机的知识。情景引入：观察复习回顾

磁体通过磁场对小磁针有力的作用，奥斯特实验中，电流的磁场对磁针有力的作用。说明电流周围有磁场。问题磁体的磁场对电流的磁场是否有力的作用？磁场磁场实验探究1.如图所示：把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab,观察它的运动。金属导轨直导体+-一、磁场对通电导线的作用实验现象：接通电源，导线ab向外运动。（图甲）实验结论：通电导体在磁场中受到力的作用。2.把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线ab的电流方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。（图乙）实验结论：说明通电导体在磁场中受力的方向与电流方向有关。实验现象

：合上开关，导线ab向里运动，与刚才运动方向相反。甲乙3.保持导线ab中的电流方向不变，但把蹄形磁体上下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导线ab的运动方向。丙实验结论：表明通电导体在磁场中运动方向与磁感线方向有关。实验现象：磁极调换后观察到导线ab的运动方向改变。知识拓展：并不是所有的通电直导线在磁场中都受到力的作用，当通电直导线与磁感线方向平行时，此时通电的直导线不受力的作用。实验表明：通电导线在磁场中受到力的作用，受力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关。问题如果把一个通电的线框放到磁场中，又会怎样运动？当电流方向或磁场的方向一个改变时，通电导线受力的方向也会改变；若二者同时改变方向时，通电导线受力的方向不变。演示实验把线圈放在磁场中，接通电源，让电流通过，观察它的运动，并分析线框的受力情况。通电线框在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。实验现象：线圈为什么不能持续转动？问题从通电线圈的受力情况来分析甲：通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。乙：平衡位置：由于线圈上下两个边受力大小一样，方向却相反。由于惯性，线圈会越过平衡位置。丙：线圈靠惯性越过平衡位置后，由于磁场力的作用阻碍线圈沿顺时针方向转动，线圈不能够持续转动下去。线框的受力和运动情况分析想想做做让线圈转起来把一段粗漆包线绕成3cm×2cm的矩形线圈，漆包线在线圈的两端各伸出3cm。然后，用小刀刮两端引线的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。分析：线圈越过平衡位置后，右端接触到没有刮掉绝缘漆的部分，电路中没电流，不受力的作用，由于惯性，线圈继续转动。这就是一台小小的电动机把线圈放在支架上，线圈下放一块强磁铁。给线圈通电并用手轻推一下，线圈就会不停地转下去。我有办法！在“小小电动机”的实验中，采用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，只有半周获得动力，如果不停止给线圈供电，有什么办法使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去？问题如果在线圈越过平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，来改变线圈的转动方向，线圈就能沿原来方向继续转下去。定子（磁体）换向器

1.转子：能够转动的部分。2.定子：固定不动的部分。3.换向器(1)两个铜制的彼此绝缘的半环E、F.(2)换向器的作用：当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向，从而实现了线圈的持续转动。转子（线圈）电刷（A、B）4.直流电动机：利用直流电源供电的电动机叫做直流电动机二、电动机的基本构造及工作原理5.直流电动机的工作过程：通电线圈在磁场中两边受力，发生顺时针转动。线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置线圈越过平衡位置后，利用换向器改变电流的方向，受力方向改变。仍然顺时针转动。利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向。通电线圈在磁场中受力而转动。

6.电动机的原理：8.电动机的优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高，而且对环境污染很小。7.能量转化：把电能转化为机械能电动机是很多家电的核心部件9.实际的电动机：实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。实际的直流电动机的转子定子转子思考：通电线圈在磁场中是根据什么原理转动起来的？扬声器是怎么发声的学校的操场上挂着扬声器（喇叭），收音机、电视机、音响中都有扬声器，每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音。那么，扬声器是怎样发出声音的呢？科学世界1.作用：它是把电信号转变为声音信号的装置。扬声器2.结构：线圈、永久性磁体、锥形纸盆。3.原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回振动，带动纸盆也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。1、探究实验：什么情况下磁能生电①实验器材蹄形磁体、导体AB、灵敏电流计、开关、导线等。蹄形磁铁A

灵敏电流计开关BA

导体三、磁生电把导体AB、开关、电流表串联在一起，放入蹄形磁体的磁场中，通过电流表的指针是否偏转来判断电路中是否有电流产生。BA

实验器材的连接②设计实验把普通电流表换为灵敏电流计如果电路中产生的电流太小，有什么办法改进实验，应该用什么器材来检测电流呢？磁能生电的条件可能较多，注意用控制变量法探究。Ⅰ.使导体静止.Ⅱ.使导体沿着磁感线运动（向上或向下）.Ⅲ.使导体与磁感线垂直（水平向左或向右）或斜向运动.使导体AB在磁场中进行以下运动，观察电流表指针偏转的情况电路状态导体在磁场中运动情况电流静止沿着磁感线运动与磁感线垂直或斜向运动电路断开与磁感线垂直或斜向运动无无有无导体在磁场中的运动及产生电流的情况③实验过程与记录电路闭合④实验结论⑤导体中产生感应电流的条件

电路闭合.

一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，产生的电流叫做感应电流。猜想①：感应电流的方向可能与导体运动方向有关。猜想②：感应电流的方向可能与磁场方向有关。猜想：影响感应电流方向的因素可能有哪些呢？下面我们运用控制变量法进行探究2、探究实验：影响感应电流方向的因素①设计实验保持磁场的方向不变，改变导体水平运动的方向（向左或向右），观察电流表指针偏转的方向。保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向（磁极对调），观察电流表指针偏转的方向。②进行实验感应电流的方向与导体做切割磁感线运动的方向有关保持磁场的方向不变，改变导体水平运动的方向（向左或向右），发现电流表指针偏转的方向相反。感应电流的方向与磁场方向有关保持导体运动的方向不变，改变磁场的方向（磁极对调），发现电流表指针偏转的方向相反。实验结论影响感应电流方向的因素：①导体做切割磁感线运动的方向；②磁场方向。视频演示-电磁感应现象闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫电磁感应。由于发生电磁感应现象而产生的电流叫感应电流。3.感应电流的方向与导体切割磁感线的运动方向和磁场的方向有关。1.电磁感应：2.感应电流：4.电磁感应现象的应用发电机、变压器等发电机变压器小结

演示实验观察手摇发电机怎样发电的(1)观察发电机对小灯泡亮度的影响。把手摇发电机跟小灯泡连接起来，摇动手柄使线圈转动，观察到什么？小灯泡发光，说明电路中有了电流。线圈转得越快，小灯泡越亮，说明感应电流越大。(2)用电流表换下小灯泡，慢摇发电机,电流表指针会怎样摆动？发现电流计的指针左右摆动；说明了通过电流表中的电流方向是变化的。(3)把两个发光二极管极性相反地并联起来，接到原来灯泡的位置，转动摇把.二极管交替发光，说明产生的电流方向不停在改变。四、发电机1．交流电(AC)(1)概念：大小和方向随时间周期性变化的电流，叫交变电流，简称交流(2)频率：电流在1秒内周期性变化的次数。单位是赫兹，符号是Hz；我国电网交流电频率为50Hz。(3)周期：交流周期性变化一次的时间。单位：s；我国电网交流供电，周期为0.02S。2.直流电(DC):方向不变的电流叫直流电。（2）交流发电机的工作过程：当线圈转到与磁感线垂直时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流当线圈转过平衡位置时，线圈切割磁感线，线圈中产生电流当转子继续向下旋转到达与磁感线垂直位置时，线圈没有切割磁感线，线圈中不产生电流当线圈继续旋转，线圈转过了180度以后，线圈的每条边的运动方向正好相反，故它们产生感应电流的方向也会相反3.发电机(1)工作原理：电磁感应现象(2)发电机分为：交流发电机和直流发电机两类。4.交流发电机(1)构造：由定子和转子组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。实际大型发电机采取的是线圈不动，磁极旋转的方式来发电，叫旋转磁极式发电机。旋转磁极式发电机发电机是机械能转化为电能的装置

发电机的机械能可以来自风，来自高处下落的水，或者汽轮机（核电站）、内燃机、蒸汽轮机（火力发电站）等。水轮机叶轮三峡大型发动机组风力发电5.发电机的能量转化当你唱歌时，要用到话筒（麦克风）.右图是动圈式话筒构造示意图.请用“磁生电”具体说明动圈式话筒的原理.观察思考当你对着话筒说话或唱歌时，声音带动膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，线圈在磁场中做切割磁感线的运动，能产生随声音的变化而变化的电流，经过放大后，通过扬声器还原成声音.电动机发电机原理通电线圈在磁场中受力转动电磁感应现象原理图能量的转化电能转化为机械能机械能转化为电能线圈转动原因通电线圈受力转动在外力作用下转动线圈中电流来源由电源提供线圈产生感应电流电路中作用用电器电源

发电机和电动机的区别1．（2020•济南）物理学原理在生产、生活中有着广泛的应用，很多机器、设备都是根据物理学原理制成的。利用如图所示实验的原理可以制成（）A．发电机 B．电动机

C．内燃机 D．电磁铁A课堂练习2．（2020•山西）如图所示，小明用漆包线、两节干电池、磁铁等器材，成功制作了一个小小电动机。他想改变电动机线圈转动的方向，下列方法可行的是（）A．只增强磁铁的磁性 B．只增加线圈的匝数

C．只增大线圈中的电流 D．只将磁铁的磁极对调D3．（2020春•吴兴区期中）如图为直流电动机的基本构造示意图，闭合开关线圈沿顺时针转动，现要线圈沿逆时针转动，下列方法中可行的是（）A．将电源正负极对调下

B．增加电源电压

C．换用磁性更强的磁铁

D．对换磁极同时改变电流方向A4．（2020•宿迁）如图所示，当闭合开关的瞬间，导体棒AB水平向右运动；若同时对调电源与磁体的两极，再次闭合开关时，导体棒AB的运动方向是（）A．水平向右 B．水平向左

C．竖直向上 D．竖直向下A5．（2020•广州）矩形铜线框在某磁场中的位置如图所示，ab、bc、ed和fe段都受到该磁场的作用力，下列哪两段受到该磁场的作用力方向相同（）A．ab段与bc段 B．ab段与ed段

C．ab段与fe段 D．fe段与ed段B6．（2020•锦州）下列四幅图中与电动机工作原理相同的是（）C7．（2020•湘潭）新型智能手机无线充电技术应用了电磁感应原理，当交变电流通过充电底座中的线圈时，线圈产生磁场，带有金属线圈的智能手机靠近该磁场（如图）就能产生电流，通过“磁生电”来实现充电。下列设备也是利用“磁生电”原理工作的是（）A．电烙铁 B．电动机

C．发电机 D．电磁起重机C8．（2020•湘西州）如图，导体AB、导线跟电流表组成闭合回路，在下列情况下磁场里的导体AB能够产生感应电流的是（）A．让导体AB在磁场中静止

B．让导体AB沿水平方向做切割磁感线运动

C．让导体AB沿竖直方向顺着磁感线向下运动

D．让导体AB沿竖直方向逆着磁感线向上运动B9．（2020•葫芦岛）下列四幅图中的设备，与动圈式话筒工作原理相同的是（）D10.如图所示的手摇式手电筒，筒内没有电池，只要转动手电筒的摇柄，灯泡就能发光。以下设备与这种手电筒工作原理相同的是（

）A．发电机 B．电动机C．汽油机