1、17.2 探究电动机的转动原理探究电动机的转动原理 1.电动机的主要部件：带有磁体的电动机的主要部件：带有磁体的定子定子 和带有线圈的和带有线圈的转子转子 3.电动机转动的猜想：电动机的转动可电动机转动的猜想：电动机的转动可 能与能与磁场磁场和和线圈电流线圈电流有关。磁场可能会对通有关。磁场可能会对通 电线圈产生电线圈产生力的作用力的作用而使线圈转动。而使线圈转动。 一组线圈一组线圈 一个线圈一个线圈 一段导体一段导体 线圈组线圈组 2、线圈的简化：、线圈的简化： 复习回顾复习回顾 本节课就来探究磁场本节课就来探究磁场是否是否对电流有作用力对电流有作用力 上节课后同学们对猜想的验证实验方案进行
2、了上节课后同学们对猜想的验证实验方案进行了 设计，这些方案可归纳为以下三种。设计，这些方案可归纳为以下三种。 下面我们选择方案（下面我们选择方案（b）进行实验验证。）进行实验验证。 N S 活动活动1：探究磁场对电流的作用：探究磁场对电流的作用 一、探究磁场对电流的作用一、探究磁场对电流的作用 现象现象分析分析： 结论：结论： 实验实验探究探究一一： （1）电路闭合时，）电路闭合时，导体导体AB是否是否动起来动起来？使导？使导 体体AB动起来的原因是什么？断开开关呢？动起来的原因是什么？断开开关呢？ （2）若是把磁铁移去，电源接通，导体若是把磁铁移去，电源接通，导体AB还会还会 动吗动吗?这个
3、现象说明了什么？这个现象说明了什么？ 导体导体AB由静止运动起来，由静止运动起来，说明说明是受到了力的作用是受到了力的作用； 若是电源断开，发现导体虽在磁场中，却不动若是电源断开，发现导体虽在磁场中，却不动； 若是把磁铁移去，电源接通，导体也不动。若是把磁铁移去，电源接通，导体也不动。 通电导体通电导体在在磁场磁场里要受到力的作用。里要受到力的作用。 （3）改变电流方向，导体）改变电流方向，导体AB的运动方向是否改变？的运动方向是否改变？ 实验探究二：实验探究二： 通电导体在磁场里受到的通电导体在磁场里受到的力的方向力的方向与什么有关呢？与什么有关呢？ （4）保持电流方向不变，改变磁场方向，导
4、体）保持电流方向不变，改变磁场方向，导体AB 的运动方向是否改变？的运动方向是否改变？ 现象：现象：导体运动方向发生改变；导体运动方向发生改变； 说明：说明：受力方向与电流方向有关。受力方向与电流方向有关。 现象：现象： 导体运动方向发生改变；导体运动方向发生改变； 说明说明 ：受力方向与磁场方向有关。受力方向与磁场方向有关。 结论：结论：通电导体在磁场中受到通电导体在磁场中受到力力的作用，力的的作用，力的 方向与方向与电流方向电流方向、磁场方向磁场方向有关。有关。 N I F S F 如果把一只通电线圈放到磁场中，它又将如果把一只通电线圈放到磁场中，它又将 怎样呢？怎样呢？ 通电后由于线圈左
5、右两边通过的通电后由于线圈左右两边通过的电流方向相反电流方向相反， 因此它们的因此它们的受力方向相反受力方向相反，因而线圈沿逆时针方向，因而线圈沿逆时针方向 转动。转动。 N F F S 当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈上下两边上下两边 受到的力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，受到的力大小相等、方向相反、作用在同一直线上， 因而线圈受到的力为因而线圈受到的力为平衡力平衡力，我们把这个位置称为，我们把这个位置称为平平 衡位置衡位置。这时由于惯性，线圈还会转动。这时由于惯性，线圈还会转动。 N S F F 当线圈靠惯性转过平衡位置时，由于上边受到的当线圈靠
6、惯性转过平衡位置时，由于上边受到的 力方向向上和下边受到的力的方向向下，线圈的受力力方向向上和下边受到的力的方向向下，线圈的受力 方向与线圈的运动方向相反，所以线圈受到的力将变方向与线圈的运动方向相反，所以线圈受到的力将变 成阻碍线圈运动的力，这时，线圈将逐渐停止转动。成阻碍线圈运动的力，这时，线圈将逐渐停止转动。 N F F S 通电线圈最后静止在平衡位置通电线圈最后静止在平衡位置 电动机通电时为什么会连续转动呢？电动机通电时为什么会连续转动呢？ 能够完成改变导体中的电流方向这一任务的装置能够完成改变导体中的电流方向这一任务的装置 叫做叫做换向器。换向器。 二、二、 换向器的作用：换向器的作
7、用： 当线圈靠惯性转过平衡位置时，如果立即改变线当线圈靠惯性转过平衡位置时，如果立即改变线 圈中的电流方向，线圈就能够继续转动下去了。圈中的电流方向，线圈就能够继续转动下去了。 两个两个 铜半环铜半环 电刷电刷 换向器换向器 通过通过换向器换向器可以使线圈中电流每半周改变一次可以使线圈中电流每半周改变一次。 换向器作用换向器作用：每当线圈每当线圈刚刚转过转过平衡位置平衡位置, ,换向换向 器器就能就能自动改变线圈自动改变线圈中中电流的方向电流的方向，使线圈继续转动，使线圈继续转动 下去。下去。 电刷电刷 绝缘的两绝缘的两 个半圆环个半圆环 活动活动2：探究换向器的作用：探究换向器的作用： 换向
8、器的结构换向器的结构：由两个彼此绝缘的金属半圆环组成。由两个彼此绝缘的金属半圆环组成。 使用直流电源供电的电动机叫做使用直流电源供电的电动机叫做直流电动机直流电动机 小知识小知识 方向不变的电流方向不变的电流 叫做直流电叫做直流电，如干电如干电 池池、蓄电池提供的电蓄电池提供的电 流都是直流电流都是直流电。 电动机电动机是根据通电线圈在磁场是根据通电线圈在磁场 中受力转动的原理制成的中受力转动的原理制成的。 三、电动机的工作原理三、电动机的工作原理 电动机的基本构造电动机的基本构造 磁体磁体 线圈线圈 换向器换向器 电刷电刷 A A、B B是电刷是电刷 作用：与半环接触，使电源作用：与半环接触
9、，使电源 和线圈组成闭合电路。和线圈组成闭合电路。 E E、F F是换向器（是换向器（两个半圆铜环）：两个半圆铜环）： 作用：及时改变线圈中的电流方向，使线圈一直转作用：及时改变线圈中的电流方向，使线圈一直转 动下去。动下去。 直流电动机工作原理直流电动机工作原理 图解图解 线圈电流方向线圈电流方向 线圈受力方向线圈受力方向 线圈转动情况线圈转动情况 图一图一 a b c d ab cd 图二图二 a b c d ab cd 图三图三 a b c d ab cd 图四图四 a b c d ab cd 顺时针顺时针 无电流无电流 不受力不受力 由于惯性由于惯性 继续转动继续转动 顺时针顺时针 无
10、电流无电流 不受力不受力 由于惯性由于惯性 继续转动继续转动 直流电动机的工作原理：直流电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到通电导体在磁场中受到 力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈力的作用使线圈转动，同时通过换向器及时改变线圈 中的电流方向，以保持线圈的持续转动。中的电流方向，以保持线圈的持续转动。 磁场对通电导体作用原理的应用磁场对通电导体作用原理的应用 1磁电式电流仪表；磁电式电流仪表； 2动圈式扬声器（喇叭）。动圈式扬声器（喇叭）。 这些电动这些电动 玩具也都需要玩具也都需要 电动机电动机 电动机电动机 为这些交为这些交 通工具提通工具提 供动力供动力 实际电动机实际电动机
11、 电动机的实质：电动机的实质： 将电能转化成机械能的用电器将电能转化成机械能的用电器 使用电动交通工具的优点：使用电动交通工具的优点： 效率高、噪声小、无尾气排放、无污染效率高、噪声小、无尾气排放、无污染 2、一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源、一台组装齐全的直流电动机模型，接通电源 后，线圈不转，用手拨动一下转子后，线圈就正常后，线圈不转，用手拨动一下转子后，线圈就正常 转动起来，则该电动机模型开始不转动的原因可能转动起来，则该电动机模型开始不转动的原因可能 是是 ( ) A 1、已知、已知A图中通电导体图中通电导体 的受力方向，请判断的受力方向，请判断B、C图图 中导体的受力方向。中导
12、体的受力方向。 A、线圈正好处于平衡位置线圈正好处于平衡位置 ； B、电刷与换向器接触不良；电刷与换向器接触不良； C、磁铁的磁性或线圈中电流不够大；磁铁的磁性或线圈中电流不够大； D、线圈内断路。线圈内断路。 课堂练习课堂练习 3 3、在磁场中的通电导体、在磁场中的通电导体 ( )( ) A A、一定受到磁场力的作用、一定受到磁场力的作用 B B、可能受到磁场力的作用、可能受到磁场力的作用 C C、一定不受磁场力的作用、一定不受磁场力的作用 D D、以上说法均不正确、以上说法均不正确 4 4、关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向、关于通电导体在磁场里受力方向与电流方向 和磁感线方向之间的关
13、系，下列说法中错误的是和磁感线方向之间的关系，下列说法中错误的是 ( )( ) A A、电流方向改变时，导体受力方向改变、电流方向改变时，导体受力方向改变； B B、磁场方向改变时，导体受力方向改变、磁场方向改变时，导体受力方向改变； C C、电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力、电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力 方向改变方向改变； D D、电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力、电流方向和磁场方向同时改变，导体的受力 方向不变方向不变 。 B C 5、小刚学习了直流、小刚学习了直流 电动机后，他在家自己装电动机后，他在家自己装 配了一个玩具直流电动机，配了一个玩具直流电动机， 研究了
14、直流电动机的转向研究了直流电动机的转向 与磁场方向、电流方向的与磁场方向、电流方向的 关系后，接着研究影响直关系后，接着研究影响直 流电动机的转速的因素。流电动机的转速的因素。 研究时记录的现象如右表：研究时记录的现象如右表： 次数 所用磁 铁个数 电流 (A) 转速 1 1 0.5 一般 2 1 1 快 3 2 0.5 较快 4 2 1 很快 分析上表记录可推测影响电动机的转速的因素可能是分析上表记录可推测影响电动机的转速的因素可能是 _、_。 要想使一台要想使一台直流直流电动机的转速增大，可采用的方法是电动机的转速增大，可采用的方法是 ( ) A、增大线圈中的电流增大线圈中的电流 B、增加
15、电动机的供电电压增加电动机的供电电压 C、使磁性增强使磁性增强 D、改变磁极的位置改变磁极的位置 A.B.C 电流大小电流大小 磁场强弱磁场强弱 6、电动机是利用、电动机是利用_在磁场中受力转在磁场中受力转 动的原理制成的。在直流电动机中，每当线圈转过动的原理制成的。在直流电动机中，每当线圈转过 平衡位置时，平衡位置时，_能自动改变线圈中的电能自动改变线圈中的电 流方向。流方向。 7、如图所示，直导线通电时发生偏转，说明、如图所示，直导线通电时发生偏转，说明 _对电流有力的作用。可以利用这个原理对电流有力的作用。可以利用这个原理 制作制作_（电动机（电动机/发电机）如果只改变电发电机）如果只改变电 流方向，直导线偏转方向流方向，直导线偏转方向_ 本节本节小结小结 磁场对电流的作用磁场对电流的作用：通电导体在磁场受到通电导体在磁场受到 力，受力方向与力，受力方向与 _、 _ 有关。有关。 换向器的作用换向器的作用:每当线圈转过平衡位置就自每当线圈转过平衡位置就自 动改变线圈中的动改变线圈中的 _。 电动机的工作原理：电动机的工作原理： 通电线圈在磁场中受力而转动。通电线圈在磁场中受力而转动。 探究探究 电动电动 机转机转 动的动的 原理原理 磁场方向磁场方向 电流方向电流方向 电流方向电流方向
