北师大九年级物理下册 （直流电动机）磁现象新课件教学用

第十四章磁现象直流电动机

问题的提出

通电导线在磁场中受到力的作用，那么通电线圈在磁场中会怎样运动呢？一、直流电动机的原理观察与思考实验一：通电线圈在磁场中会怎样运动？SFFN

但是当线圈的平面与磁场垂直时，就会停止转动……

通电线圈（能／不能）在磁场中转动；通电线圈（能／不能）在磁场中持续转动下去；能不能观察到的现象：想一想：线圈为什么会转动？又为什么不会连续地转动下去？改变电流方向SNFF

如果在线圈靠惯性越过平衡位置的瞬间，立刻改变其中的电流方向……线圈就会继续转动下去。实验二：电动机内线圈的转动线圈定子换向器电刷换向器1、组成：两个铜制半圆环；2、作用：当通电线圈刚转过平衡位置时，能自动改变线圈中的电流方向，使线圈持续转动下去。电动机是把电能转化为机械能的动力机器使用直流电的电动机叫做直流电动机(磁场对通电线圈有力的作用)通电线圈在磁场中受力转动是电动机的基本原理小知识方向不变的电流叫做直流电，如干电池、蓄电池提供的电流都是直流电。直流电动机的结构和工作原理

通电线圈受磁场力作用，开始顺时针旋转．通电线圈刚过平衡位置，换向器自动改变线圈中的电流方向．通电线圈转过平衡位置后，在磁场力的作用下继续顺时针转动．工作过程的描述二、实用的电动机

实际实用的直流电动机由定子和转子两部分组成。电刷换向器定子转子电动机的优点1、构造简单2、制造方便3、体积小4、效率高5、便于控制6、种类繁多电动机直流电动机交流电动机大型直流电动机小型直流电动机电力机车公交电车货运电瓶车起重机刨床电动玩具录音机影碟机电扇洗衣机电冰箱带动水泵农产品加工机械1．磁场对电流作用力的方向与＿＿＿＿方向和＿＿＿＿方向有关。电流磁场2．电动机的工作原理是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，电动机在工作过程中＿＿＿能转化为＿＿＿＿能。通电线圈在磁场中受力转动电机械3．最简单的直流电动机的换向器是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，它的作用是改变通过＿＿＿＿中电流方向，以便电动机能够连续转动。两个彼此绝缘的金属半环线圈练一练4．如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题：（1）把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，会发现导线ab

；（2）把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向与原来相反，这时导线ab

；（3）保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab

。由此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟

的方向和

的方向都有关系。a＋－bbNS向右运动向左运动向左运动电流磁场直流电动机

第十四章磁现象体验直流电动机的原理活动：准备两节电池、漆包线一段、磁体、金属丝支架。活动1：如图，将漆包线绕成矩形线圈，将漆包线的两端的漆层全部刮掉，按图连接电路，观察线圈的转动情况。活动2：将漆包线一端的漆层全部刮掉，另一端的漆层只刮去半周，接通电路，观察线圈的转动情况。(1)活动1和活动2中线圈_________(选填“能”或“不能”)转动，原因是_____________________________。(2)活动1中，线圈_________(选填“能”或“不能”)持续转动。活动2中，线圈_________________(选填“能”或“不能”)持续转动。提示：(1)能通电导体在磁场中受到力的作用(2)不能能探究直流电动机的原理结合“体验”及下图，思考以下问题1.在“体验”活动中，接通电路后，线圈为什么能转动？提示：接通电路后，线圈中有电流通过，上下两个边的漆包线中电流方向相反，通电线圈在磁场中受到磁场力的作用，两个边受到的磁场力方向相反，于是线圈开始转动。参考答案：通电线圈在磁场中受到磁场力的作用。2.按照甲、乙两图接通电路，通电线圈转过_____度时受力平衡，分析线圈静止时的受力情况，线圈为什么不连续转动?提示：通电线圈上下两个边在磁场中受到的力的方向不同，当这两个力作用在一条直线上时，线圈所处的位置称为平衡位置，线圈到达平衡位置时由于惯性会冲过平衡位置，在平衡位置附近来回摆动几次后停止运动。参考答案：90线圈在平衡位置上下两个边受到的力大小相等，方向相反，作用在一条直线上3.分析甲图和乙图，线圈中电流方向发生了怎样的变化，转到图乙位置时线圈为什么还能继续转动一点？提示：在图甲中，换向器F与电刷A接触，换向器E与电刷B接触，线圈的ab边内电流由b向a，受到向上的磁场力，cd边内电流由d向c，受到向下的磁场力，于是线圈开始沿顺时针方向转动；图乙是平衡位置，此时线圈中没有电流，线圈不受磁场力的作用，线圈由于具有惯性会冲过该位置。参考答案：甲图中线圈ab边内电流由b流向a，cd边内电流由d流向c，图乙线圈中没有电流图乙中没有电流，线圈不受力的作用，由于具有惯性冲过平衡位置，从而还能继续转动一点。4.对比图丙和图甲，线圈中电流的方向发生了怎样的变化，线圈的受力方向及其转动方向又如何呢？丁图又重新回到了平衡状态，综合分析线圈转动一周过程中，线圈中电流方向改变了几次实现了线圈继续重复转动？提示：在图乙中，线圈由于惯性冲过平衡位置后，E与A接触，F与B接触，线圈的ab边内电流由a向b，受到的力变为向下，cd边内电流由c向d，受到的力变为向上，于是线圈就继续沿顺时针方向转动。图丁线圈中电流消失，处于平衡状态，由于惯性，会冲过平衡位置，继而回到图甲状态，重复旋转。在整个转动过程中，依靠换向器与电刷配合，每转动半周，线圈中电流方向就改变一次，实现了线圈连续转动；线圈中的电流方向是发生变化的，变得与原来相反，转动半圈电流方向就改变一次，使线圈受力方向变得相反。参考答案：E与A接触，F与B接触，线圈的ab边内电流由a向b，受到的力变为向下，cd边内电流由c向d，受到的力变为向上，继续顺时针转动两次5.电路中是通过________________改变线圈中的电流方向的。提示：在线圈转动过程中，依靠换向器与电刷配合，每转动半周，线圈中电流方向就改变一次，使线圈受力方向变得相反，实现电流方向改变的是换向器。参考答案：换向器一、直流电动机的原理1.平衡位置:线圈转动过程中,两个边受力方向_____,在___________上的位置。2.运动情况:通电线圈在磁场中_______发生转动,到达平衡位置时,由于_____,它能冲过平衡位置。相反同一条直线受到力惯性3.换向器和电刷:(1)构造:①换向器:由两个半圆形_________组成。②电刷:由两根弹性金属片组成,一端接导线,另一端紧贴_______。(2)作用:每当线圈刚转过_________时,换向器在_____的配合下,能自动改变线圈中的_________,使线圈持续转动下去。铜制半环换向器平衡位置电刷电流方向二、实用的电动机1.构造:主要由_____和_____组成。2.原理:利用_____________________发生转动而制成。3.能量转化:把_____转化成_______。4.类型:(1)直流电动机:由_____电源供电。例如,起重机、电动玩具、录音机、影碟机等。(2)交流电动机:由_____电源供电。例如,电扇、洗衣机、电冰箱等。定子转子通电线圈在磁场中受力电能机械能直流交流【拓展延伸】电动机使用时能量的转化电动机在使用时将电能转化为机械能,同时,线圈通电时,由于电流热效应的存在,电流流经线圈时也会将部分电能转化为热能,所以在电动机使用时,要及时将产生的热量散发出去,常见的是在电动机中安装风扇或散热片等。考点直流电动机的工作原理【典例】如图甲是直流电动机模型,图乙是自制简易电动机模型。现在主要讨论图乙简易电动机的制作与操作问题:(1)绕制线圈的铜丝外表有漆皮,必须对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩的部位)进行刮漆处理,刮漆方法见放大图。按这种方法刮漆,目的是使线圈能够

,因此这一部位就相当于图甲中的

(填某一部件的名称)。(2)如果整个制作没有问题,但接上电源后线圈不动,这时应做哪些尝试?(说出两点即可)①__________________________________________________;②__________________________________________________。【思路导引】解决本题的关键点【精讲精析】本题考查直流电动机的工作原理。(1)对线圈引出线的两端(搁置于铜质弯钩的部位)进行刮漆处理，这样就相当于加了两个换向器，线圈就能连续转动了；(2)线圈不动的原因可能有线圈正好停止在平衡位置、线圈受到的磁场力较小等，所以，如果线圈转到平衡位置不动时，可以用手给它一个力，使其越过平衡位置继续转动；如果不是在平衡位置，说明受到的磁场力较小，可以增强磁体磁性、增加电池的个数以增大线圈中电流，使线圈受到的磁场力增大。答案：(1)导电(或接触良好)换向器(2)①将线圈旋转一定角度②增大电源电压(或换一块磁性更强的磁体)【方法归纳】直流电动机不转的四类原因及解决措施原因种类具体故障处理方法电路原因电刷与换向器接触不良将换向器、电刷表面氧化层刮去,使二者接触良好电流太小增大电源电压线圈内部开路更换线圈换向器变形,电刷同时接触同一个换向器片,使线圈被短路调好换向器位置原因种类具体故障处理方法磁场原因磁体的磁性弱换强磁体机械原因线圈被卡住,电刷与换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力太大调节松紧,减少摩擦位置原因线圈刚好处在平衡位置用手转动线圈使其转过平衡位置1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的()A.电熨斗B.电动机C.电磁铁D.发电机【解析】选B。本题考查电动机的原理。本题图中探究的是通电导体在磁场中受力运动，这就是电动机的原理，故B选项正确；电熨斗的原理是电流的热效应，电磁铁的原理是电流的磁效应，发电机的原理是电磁感应，故A、C、D选项均错。2.如图所示四个实验现象中，揭示了电动机原理的是()【解析】选B。本题考查电动机的原理。A实验是奥斯特实验的实验装置；B实验是研究通电导体在磁场中受力运动的实验装置，也是电动机的原理图；C实验是探究电荷间相互作用规律的实验装置；D实验是研究电磁铁磁性的实验装置。3.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()A.只改变电流方向B.只改变电流大小C.换用磁性更强的磁铁D.对换磁极同时改变电流方向【解析】选A。本题考查通电导体在磁场中受力方向的影响因素。通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，只改变其中一个因素，导体受力方向发生改变，两个因素同时改变则导体受力方向不发生改变，故A正确，D错误；B、C两个因素只会改变导体受力的大小。4.直流电动机工作时，当线圈转到什么位置时，换向器改变线圈中的电流方向()A.线圈转动到任意位置B.线圈平面与磁感线垂直C.线圈平面与磁感线平行D.线圈平面与磁感线成45°角【解析】选B。本题考查换向器的作用。直流电动机内的线圈转到线圈平面与磁感线垂直时，由于受到平衡力的作用，线圈会静止，这时换向器改变线圈里的电流方向，从而改变线圈的受力方向，于是线圈受到非平衡力的作用，继续转动下去。5.如图所示的两个实验中，闭合开关后，能观察到导体ab运动的是_____图，这个现象说明磁场对_______有力的作用。【解析】图甲中有电源，导体ab处于磁场中，闭合开关，导体中有电流通过，磁场对电流有力的作用，能观察到导体ab运动，也就是通电导体在磁场中受力运动；图乙中无电源，闭合开关，导体ab不会运动。答案：甲电流6.如图所示,在直流电动机的工作过程中,换向器起了关键的作用,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的

,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为

能,实际使用的直流电动机由

和

两部分组成,如图所示的线圈为

。【解析】本题考查线圈平衡位置的特点。直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分组成，图中线圈是转动的，称为转子。答案：电流方向机械转子定子转子7.如图所示是电动机在工作过程中线圈处于平衡位置时的示意图,由于磁场对通电导体具有

的作用,当线圈转至平衡位置时,两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触,线圈中无电流通过,所以线圈不受力的作用,但线圈由于

会继续转动,从而越过平衡位置。【解析】本题考查电动