172 探究电动机转动的原理.docx

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172探究电动机转动的原理

17.2　探究电动机转动的原理

17.2　探究电动机转动的原理

图17－2－1

一　探究磁场对电流的作用

实验器材：

电源、开关、导线、金属轨道、金属棒、蹄形磁体、滑动变阻器。

实验步骤：

图17－2－2

（1）闭合开关，就有电流通过这根金属棒，电流的方向是从B到A，这时会看到金属棒AB向右运动。

（2）保持磁体的N极和S极位置不变，让通过金属棒AB的电流方向与原来相反，观察金属棒AB的运动方向。

（3）保持金属棒AB中的电流方向与

（1）中的电流方向相同，把磁体的两个磁极对调，使磁场的方向与

（1）中相反，观察金属棒AB的运动方向。

（4）同时改变电流方向和磁场方向，观察金属棒AB的运动情况。

（5）断开开关，使磁场方向分别由上向下、由下向上，观察金属棒AB的运动情况。

用

通电线圈在磁场中________转动，但________在磁场中持续转动下去。

三　换向器

1．作用

每当线圈刚越过______________时，它能自动改变线圈中的__________，使线圈持续转动下去。

2．构造

换向器由两个彼此绝缘的__________组成。

四　电动机

1．电动机的工作原理

电动机是利用通电线圈在磁场中____________的原理工作的。

2．直流电动机的主要结构

直流电动机主要由________、________、电刷和__________等组成。

3．能量转换

______能转化成________能。

类型一　磁场对电流的作用

例1如图17－2－3所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置，当导体ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力方向向上。

图17－2－3

（1）如果仅将两磁极对调位置，导体ab受力方向________（选填“向上”或“向下”）。

（2）如果磁极位置不变，仅改变ab中的电流方向，导体ab受力方向____________（选填“向上”或“向下”）。

（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导体ab受力方向________（选填“向上”或“向下”）。

[方法指导]一变则变，全变不变：

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的方向有关。

当电流的方向和磁场的方向有一个发生改变时，导体受力的方向就会发生改变；当电流的方向和磁场的方向全都发生改变时，导体受力的方向不改变。

类型二　电动机的工作原理

例2某同学进行了电动机的相关实验（如图17－2－4所示），该电动机转动的原理是_______________________。

如果要增大电动机线圈的转速，下列措施不可行的是________。

图17－2－4

A．向右移动滑动变阻器的滑片P

B．换用磁性更强的磁体

C．增加电池的节数

D．将磁体N、S极对调

[方法指导]一增则增，全增更增：

电动机转动的原因是通电线圈在磁场中受到力的作用，转动的快慢与电流的大小和磁场的强弱有关。

当磁场的强弱不变，电流增大时，线圈的转速增大；当电流的大小不变，磁场的强度增强时，线圈的转速也会增大；当电流的大小和磁场的强度都增大时，线圈的转速变得更大。

类型三　换向器的作用

例3如图17－2－5所示的装置，线圈abcd转动过程中经过甲、乙位置。

图17－2－5

（1）图甲中ab段导线的电流方向是________（选填“由a到b”或“由b到a”），图乙中ab段导线的电流方向是______________（选填“由a到b”或“由b到a”）。

（2）图甲中ab段导线所受磁场力F的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向。

（3）本装置是采用的__________________方法使线圈连续转动下去。

（4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有__________要保持原来的运动状态。

[易错警示]换向器的作用

课堂反馈（七）

[探究电动机转动的原理]

1.电动机是根据__________________________基本原理制成的，它的转动方向与____________和____________有关，而它的转动速度与____________和______________有关。

2．如图7－1所示，使线圈位于两磁极间。

图7－1

（1）通电后，图甲中ab段导线的电流方向是________（选填“由a到b”或“由b到a”）。

图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中ab段导线所受磁场力的方向。

（2）线圈转过图乙所示位置，用________________的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。

（3）图乙中的线圈通电快速转动时，由于线圈本身有电阻。

此过程将电能转化为________能和________能。

图7－2

3．如图7－2所示是直流电动机的示意图，其中3和4是电刷，那么1和2的名称是__________，它由两个彼此________的金属半圆环构成，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变____________________，使线圈能不停地转动下去；当线圈刚好转到平衡位置时，两个电刷跟两个金属半圆环的绝缘部分相接触，线圈中无电流流过，所以此时线圈不受力的作用，但线圈由于________会继续转动，从而越过平衡位置。

详解详析

【新知梳理】

一、力的作用　电流方向　磁场方向　不变

二、受力　不能

三、1.平衡位置　电流方向　2.金属半圆环

四、1.受力转动　2.磁体　线圈　换向器

3．电　机械

【应用示例】

例1　

（1）向下　

（2）向下　（3）向上

[解析]通电导体在磁场中的受力方向取决于两个因素：

电流方向和磁场方向。

只要改变其中的任何一个因素，就可以改变导体的受力方向；若同时改变电流方向和磁场方向，则导体的受力方向不变。

例2　通电线圈在磁场中受到力的作用　D

[解析]电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；向右移动滑动变阻器的滑片P，可以增大电流，从而增大线圈受力，提高线圈转速，A不符合题意；换用磁性更强的磁体，可以增大线圈受力，提高线圈转速，B不符合题意；增加电池的节数，可以增大电压，使电流增大，从而增大线圈受力，提高线圈转速，C不符合题意；将N、S极对调，可以改变转动方向，不能改变转速，D符合题意。

例3　

（1）由b到a　由a到b

（2）如图所示　（3）改变电流方向　（4）惯性

[解析]

（1）由于电流从电源的正极出发，故图甲中ab段导线中的电流方向是由b到a；在图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b，与图甲的电流方向相反。

（2）磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向竖直向上，所以图乙中导线ab的受力方向竖直向下。

（3）由图可知本装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续转动下去的。

（4）装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有惯性要保持原来的运动状态。

【课堂反馈】

1．通电线圈在磁场中受力转动的　电流方向

磁场方向　电流大小　磁场的强弱

2．

（1）由a到b　图略

（2）改变电流方向　（3）机械　内

3．换向器　绝缘　线圈中的电流方向　惯性