資源簡介

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17.3 科學探究：電動機為什么會轉動
一、選擇題（共6題）
1. 關于如圖所示的實驗裝置，下列說法正確的是
A．可以研究發電機的工作原理
B．可以研究感應電流的方向與磁場方向的關系
C．可以研究磁場對通電導體的作用力方向與磁場方向的關系
D．該裝置實驗過程中使機械能轉化為電能
2. 圖為研究磁場對通電導線作用的實驗裝置，當接通電源有電流由 至 通確過導線 時，它將受到磁場力作用而向左運動，則
A．當磁場方向相反時， 將向右運動，電能轉化為機械能
B．當電流方向相反時， 將向右運動，機械能將轉為電能
C．當電流和磁場方向同時改變時， 將向右運動，電能轉化為機械能
D．當電流和磁場方向同時改變時， 將向左運動，機械能轉化為電能
3. 在安裝直流電動機模型的實驗中，小杰同學按照科學教材的要求安裝了一臺如右圖所示的直流電動機模型。安裝完畢，閉合開關后，線圈順時針方向轉動，則能使線圈逆時針方向轉動的做法是 　　
A．減小一節電池 B．把電源和磁鐵的兩極同時對調
C．增加一節電池 D．把電源兩極對
4. 如圖所示，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是
A．換用更細的銅棒
B．將電源的正、負極對調
C．向左移動滑動變阻器的滑片
D．將電源正、負極和磁體 、 同時對調
5. 我國航母艦載機起飛將采用自行研制的電磁導射器。電磁彈射器的彈射車與艦載機前輪連接，并處于強磁場中，當彈射車的導體有強電流通過時，就可以受到強大的推力。下列各圖中與彈射車工作原理一致的是
A．B．
C．D．
6. 操場上掛著的揚聲器是一種把電信號轉化成聲信號的裝置，其結構如圖所示，當線圈中通過電流時，它就會在永久磁體的作用下運動，由于通過線圈的電流方向是不斷變化的，線圈就會來回振動，帶動錐形紙盆也來回振動發出聲音。你認為與揚聲器工作原理相同的是
A．電磁起重機 B．電動機 C．電鈴 D．小燈泡
二、填空題（共5題）
7. 通電導線在磁場中要受到力的作用，力的方向跟 的方向和 的方向都有關系。
8. 如圖所示，閉合開關，靜止在軌道上的金屬桿向左運動，說明了通電導體在磁場中受到 的作用。
9. 電風扇工作一時間后，其電機也會發熱，這是因為電流通過電機做功時，電能轉化為 和 。
10. 如題圖所示實驗裝置中，將導體 置于磁場中，擱在水平金屬導軌上。合上開關，會觀察到導體 發生運動，這表明通電導體在磁場中要 作用， 就是根據這一原理制造出來的。如果把電源的正負極對調后接入電路，會發現導體 的運動方向與原來的 。
11. 如圖所示，用一節干電池、一根導線和一塊強磁鐵，就可自制一個最簡易的電動機。導線會轉動是由于磁場對通電導線有 的作用。若要改變導線的轉動方向，可進行的操作是 。
三、實驗題（共1題）
12. 在研究“磁場對通電導體（電流）有力的作用”實驗中。
(1) 利用圖甲所示的裝置研究“磁場對電流的作用”時，應在“”、“”之間接入 （填“靈敏電流計”或“電源”），根據該原理可制成 （填“發電機”或“電動機”）。
(2) 如圖乙、丙中，磁體間磁場的磁感線方向都是從磁體 極水平指向 極，且線圈所處的空間磁場強弱是恒定不變的（也稱勻強磁場）。
i 在乙圖中，通電后 段導線受磁場力的方向為豎直向下，此時， 段導線所受磁場力的方向是豎直向 （填“上”或“下”)。
ii 圖丙中的線圈可以持續轉動，是因為在外部加裝了換向器，該裝置能使線圈平面處于 （填“平行”或“垂直”）磁感線位置時，自動改變線圈中的電流方向。
四、綜合應用題（共1題）
13. 小金自制一個簡易電動機如圖所示。他用回形針做成兩個支架，分別與電池的兩極相連，用漆包線繞一個矩形線圈，以線圈引線為軸，并用小刀刮去軸的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮，將線圈放在支架上，磁體放在線圈下方，閉合開關，用手輕推一下線圈，線圈就會不停地轉動起來。
(1) 要想改變線圈的轉動方向，可以采用的方法是 。（任寫 種即可）
(2) 開關閉合后，如果電動機不轉，原因可能是哪些
A.磁鐵磁性太弱
B.線圈處于平衡位置
C.通過線圈的電流太大
D.電池電壓太低
(3) 小金還想設計一個能調節電動機轉速的實驗裝置，應該添加的一種實驗器材是 。
答案
一、選擇題（共6題）
1. 【答案】C
【解析】該裝置是研究通電導體在磁場中受力的裝置，通過本裝置可以研究磁場對通電導體的作用力方向與電流方向、磁場方向的關系，根據此原理制成電動機，在實驗過程中消耗電能轉化為機械能，故ABD錯、C正確。
2. 【答案】A
【解析】通電導線受力方向與電流、磁場方向均有關，只改變其中一個受力方向會改變，同時改變則受力方向不變。由于電動機的能量轉換是電能轉化為機械能。
故選A。
3. 【答案】D
【解析】【分析】電動機的原理是通電線圈在磁場中受力轉動，其轉動速度與電流大小和磁場強弱有關；電動機線圈的轉動方向與磁場方向和電流方向有關。
【解析】解：直流電動機的轉動方向與線圈中的電流方向和磁場方向有關，若使通入直流電動機的電流方向改變，它的轉動方向將改變。
故選：。
4. 【答案】B
【解析】換用更細的銅棒，使電阻變大電流變小，但不能改變受力的方向，故A錯誤；
將電源正負極對調，電流方向改變，則通電導體的受力方向改變，銅棒向左運動，故B正確；
向左移動滑動變阻器的滑片，只能改變電流的大小，不能改變電流的方向，故C錯誤；
將電源正負極對調，同時將磁體磁極對調，影響磁場力方向的兩個因素同時改變，則通電導體的受力方向不變，銅棒仍然向右運動，故D錯誤。
5. 【答案】A
【解析】根據題干可知，電磁彈射器的原理是通電導體在磁場內會受到力的作用而運動，這一原理一般應用在電動機上。
電風扇應用了電動機，故A正確；
發電機的原理是導體切割磁感線產生電流，與電動機原理不同，故B錯誤；
電熱水壺應用了電流的熱效應原理，與電動機無關，故C錯誤；
電磁起重機應用了電流的磁效應，與電動機無關，故D選項錯誤.
6. 【答案】B
二、填空題（共5題）
7. 【答案】電流；磁感線
【解析】通電導線在磁場中的受力方向與電流方向和磁感線方向（磁場方向）都有關系。
8. 【答案】力
【解析】閉合開關，金屬桿有電流通過，原來靜止的金屬桿向左運動，這表明磁場對通電金屬桿產生了向左的作用力。
9. 【答案】機械能；內能
【解析】電風扇的核心部件就是一個電動機，電動機是將電能轉化為機械能的裝置，同時由于電流的熱效應，電動機在轉動的過程中，必然會發熱，所以是電能轉化為機械能和內能。
10. 【答案】受到力的；電動機或揚聲器；相反
【解析】當閉合開關，金屬棒 中會有電流通過，此時發現導線 由靜止變運動，故說明通電導線在磁場中受力的作用，利用這個現象人們制成了電動機、揚聲器，即通電能動，消耗電能產生機械能，故是將電能轉化為機械能的裝置；若把電源的正負極對調后接入電路，會觀察到導體 的運動方向與原來相反。
11. 【答案】磁力（或力）；將電池正負極對調（或將磁鐵的
三、實驗題（共1題）
12. 【答案】
(1) 電源；電動機
(2) i 上
ii 垂直
【解析】
(1) 因為通電導體在磁場中受力會運動，觀察圖可知缺少一個電源，因此利用如圖甲所示的裝置研究“磁場對電流的作用”時，應在“”、“”之間接入電源，根據此原理制成了電動機。
(2) i 在乙圖中，通電后 段導線受磁場力的方向為豎直向下，此時， 段導線所受磁場力的方向是豎直向上。
ii 圖丙中的線圈可以持續轉動，是在外部加裝了換向器，當通電線圈所在平面與磁感線垂直時（平衡位置），它能自動改變線圈中的電流方向，從而使線圈持續轉動。
四、綜合應用題（共1題）
13. 【答案】
(1) 改變電流方向
(2) ABD
(3) 滑動變阻器
【解析】
(1) 要想改變運動方向，應改變線圈在磁場中的受力方向，由左手定則可知應改變電流方向和磁場方向。
(2) C選項：線圈不轉說明線圈可能不受磁場力，即電路中沒有電流，此種原因可能是部分電路斷開，一般來說可能是接線柱接觸不良造成的，故C錯誤；
AD選項：同時因線圈和轉軸之間有阻力存在，故還有可能就是，線圈受力，但是磁場力較小，無法帶動線圈。故導致這種現象的原因有：磁鐵的磁性不強、電池電壓不夠導致電流較小，故AD正確；
B選項：也有可能是因為線圈處于平衡位置，受到的磁場力無法使線圈轉動起來，故B正確；
故選ABD。
(3) 要想控制線圈的轉速，可以控制電流的大小，故可以接入滑動變阻器，將滑動變阻器與電機串聯即可起到控制電流的作用。
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《科學探究：電動機為什么會轉動》教案
【教學目標】
1、知識與技能
(1) 知道通電導線在磁場中會受到力的作用；知道力的方向與哪些因素有關。
(2) 知道直流電動機的構造和工作原理。
(3)知道換向器的作用。
2、過程與方法
通過觀察生活中的電動機，激發學生探究的興趣；經歷探究電動機的工作原理，培養初步分析問題的能力。
3、情感態度和價值觀
通過了解物理知識如何轉化成實際技術應用，進一步提高學生學習科學技術知識和應用物理知識的興趣。
【教學重點】
磁場對電流的作用、電動機的工作原理。
【教學難點】
通電導體在磁場中受力的條件、電動機連續轉動的原因。
【教學方法】
實驗探究、分析歸納法。
【課前準備】
電源、導線、開關、探究磁場對電流作用的實驗裝置、電動機模型、自制簡易電動機。
【課時安排】
1課時
【教學過程】
1、 導入新課
在如圖所示的用電器中，它們內部都有一個重要的部件——電動機。你知道電動機為什么會轉動嗎？
二、講授新課
實驗探究
（一）、觀察并研究電動機的結構
轉子（能夠轉動的線圈）、電刷、換向器、
定子（固定不動的磁體）、等主要部分組成
（二）轉動的原理
1、閉合開關觀察，原來靜止在磁場中的導體運動情況．
2、磁場方向不變，改變電流方向，觀察磁場中導體運動方向．
3、電流方向不變，改變磁場方向，觀察磁場中導體運動方向．
4、同時改變電流方向、磁場方向，觀察磁場中導體運動方向．
實驗表明：通電導體在磁場中受到力的作用. 作用力的方向跟電流方向和磁場方向有關。
磁場方向和電流方向中有一個方向改變，導體受力的方向就會隨之改變 ；如果磁場方向和電流方向同時改變，導體受力的方向不變。
（2）電流方向與磁場方向平行時，導體不受力的作用。只有當電流方向與磁場方向斜交或垂直時，通電導體才會受到力的作用。2-1-c-n-j-y
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導體不受力的作用 通電導體受到力的作用
練習1：1、如圖所示裝置，通電瞬間直導線向左擺動，這表明 對電流有力的作用；若要使直導線向右擺動，可改變電流 （大小、方向）。
練習2: 用如圖的裝置探究磁場對通電直導線的作用，給鋁棒AB通電，觀察到AB向右運動，要使AB通電后向左運動，下列做法中可行的是（　　）
A．僅換用磁性更強的磁體
B．僅增加AB中的電流強度
C．僅將磁體的N、S極對調
D．僅將鋁棒AB換成銅棒
（三）電動機怎樣轉動
（2）觀察磁場對通電源線圈的作用視頻
由實驗可知：通電線圈不能在磁場中連續轉動。
思考：那么怎樣才能讓通電線圈在磁場中持續地轉動呢？
這就需要用換向器來改變電流的方向，來實現通電線圈在磁場中持續地轉動。
1.原理：當線圈轉到另一半和電刷接觸時就改變了電流方向,從而受力方向改變使線圈連續轉到下去。
2.作用：當線圈轉過平衡位置,及時改變線圈電流方向,使線圈得以連續轉動。
2、直流電動機持續轉動的原理
(1)換向器
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E、F是換向器:相互絕緣的半環稱為換向器.
作用：及時改變線圈中的電流方向，使受力方向總是相同，線圈一直轉動下去。
A、B是電刷
作用：與半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路。
（3）直流電動機原理圖分析
線圈處于此位置時，半環E跟電刷A接觸，半環 ( http: / / www.21cnjy.com )F跟電刷B接觸，通電后線圈中電流從半環E流向半環F。線圈的AB邊受到一個向上的力，CD邊受到一個向下的力，線圈順時針方向轉動.21世紀教育網版權所有
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線圈處于此位置時，半環E跟電刷A接觸，半環 ( http: / / www.21cnjy.com )F跟電刷B接觸，通電后線圈中電流從半環E流向半環F。線圈的AB邊受到一個向上的力，CD邊受到一個向下的力，線圈順時針方向轉動.21教育網
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線圈轉至平衡位置時，兩電刷跟兩個半環間絕緣部分接觸，線圈中無電流.
線圈不受力的作用。但線圈由于慣性會繼續轉動，從而越過平衡位置。
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線圈越過平衡位置后，半環E變為跟電刷B接觸，半環F變為跟電刷A接觸。
由于換向器的作用，線圈中電流變為從半環F流向半環E。線圈仍然沿順時針方向轉動。
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線圈又轉至平衡位置時，其情況跟圖(b)所示相似。
線圈由于慣性越過平衡位置后，線圈中的電流又從半環E流向半環F，其情況又和圖(a)所示一樣。
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（4）直流電動機轉動視頻
思考1、電動機連續轉動的原因是什么？
每當線圈剛轉過平衡位置時，半環就立即改變線圈中的電流方向，線圈兩邊受到的力就會改變，線圈就按照原來的方向繼續轉動下去。21cnjy.com
思考2、電動機原理是什么？
電動機是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的。
思考3：電路元件都正常，閉合開關，電動機模型不轉你知道原因嗎？
原因可能是線圈處于平衡位置，此時線圈中沒有電流，用手擰一下轉軸，線圈 就會離開平衡位置致使線圈中有電流通過而轉動。21·cn·jy·com
迷你實驗室
制作簡易電動機視頻
三、課堂練習
1、如圖所示，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是（　　）
A．換用更細的銅棒
B．將磁體的N、S極對調
C．向左移動滑動變阻器的滑片
D．將電源正、負極和磁體N、S同時對調
2、圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路，在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（　　）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下
B．線圈由圖示位置轉過180°時，電流沿dcba流過線圈
C．線圈由圖示位置轉過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下
D．線圈由圖示位置轉過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
3. 關于換向器的作用，下列說法中正確的是（　　）
A．直流電動機的換向器既可以改變線圈中的電流方向，又可以改變外部電流方向
B．直流電動機的換向器是將外部電路的直流電變成線圈中的交流電
C．直流電動機的換向器是用來改變電流的大小和方向
D．當直流電動機的線圈剛轉過平衡位置時，換向器能立即改變線圈中的電流方向
4、關于揚聲器的分析，下列說法錯誤的是（　　）
A．揚聲器是把電信號轉換為聲信號的一種裝置
B．揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力的作用
C．揚聲器工作時，線圈中會產生感應電流
D．揚聲器的工作原理和發電機的原理一樣
四、課堂小結
1、通電導體在磁場里受力的作用；
2、受力方向跟電流的方向，磁感線的方向都有關電；
3、動機連續轉動的原因.
4、電動機構造：定子轉子換向器電刷
【板書設計】
科學探究：電動機為什么會轉動
一、觀察并研究電動機的結構
　轉子（能夠轉動的線圈）、電刷、換向器、定子（固定不動的磁體）
二、轉動的原理
通電導體在磁場中受到力的作用. 作用力的方向跟電流方向和磁場方向有關。
三、電動機怎樣轉動
每當線圈剛轉過平衡位置時，換向器就立即改變線圈中的電流方向，線圈兩邊受到的力就會改變，線圈就按照原來的方向繼續轉動下去。www.21-cn-jy.com
【教學反思】
本節課的重點有兩 ( http: / / www.21cnjy.com )個，一個是磁場對導通電導線的作用，一個是電動機的基本構造。在講磁場對通電導線的應用時，應先復習奧斯特實驗的結論以及磁場對磁體的作用，讓學生明白兩個道理，其一磁場對磁體有力的作用，其二，通電導體周圍有磁場。然后讓學生猜想：通電導體放在磁場中，會受力嗎？這樣學生基本可以猜想出結果來，然后通過實驗進行驗證。
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滬科版九年級第十七章第3節
科學探究：電動機為什么會轉動
在如圖所示的用電器中，它們內部都有一個重要的部件——電動機。你知道電動機為什么會轉動嗎？
電動機為什么會轉動
拆開這臺直流電動機，觀察它由哪幾部分組成。
電動機為什么會轉動
線圈
磁體
電刷
換向器
轉子（能夠轉動的線圈）、電刷、換向器、
定子（固定不動的磁體）、等主要部分組成
電動機的組成
轉動的原理
電動機為什么會轉動
通電的導線能使磁體偏轉（運動），說明磁體受到磁力的作用。
磁體能使通電的導線運動嗎？
1、閉合開關觀察，原來靜止在磁場中的導體運動情況．
2、磁場方向不變，改變電流方向，觀察磁場中導體運動方向．
3、電流方向不變，改變磁場方向，觀察磁場中導體運動方向．
4、同時改變電流方向、磁場方向，觀察磁場中導體運動方向．
電動機為什么會轉動
實驗表明：通電導體在磁場中受到力的作用. 作用力的方向跟電流方向和磁場方向有關。
S
N
N
S
N
S
I
I
I
F
F
F
A
B
C
電動機為什么會轉動
磁場方向和電流方向中有一個方向改變，導體受力的方向就會隨之改變 ；如果磁場方向和電流方向同時改變，導體受力的方向不變。
當電流方向與磁場方向平行時，導體不受力的作用。
S
N
I
+
_
導體不受力的作用
S
N
I
+
_
通電導體受到力的作用
電動機為什么會轉動
實驗視頻
電動機為什么會轉動
1、如圖所示裝置，通電瞬間直導線向左擺動，這表明 對電流有力的作用；若要使直導線向右擺動，可改變電流 （大小、方向）。
磁場
方向
練一練
2. 用如圖的裝置探究磁場對通電直導線的作用，給鋁棒AB通電，觀察到AB向右運動，要使AB通電后向左運動，下列做法中可行的是（　　）
A．僅換用磁性更強的磁體
B．僅增加AB中的電流強度
C．僅將磁體的N、S極對調
D．僅將鋁棒AB換成銅棒
C
練一練
電動機怎樣轉動
1、（1）觀察磁場對通電源線圈的作用
電動機為什么會轉動
甲 線圈受到的力使它順時針轉動
乙 線圈由于慣性會越過平衡位置
丙 線圈受到的力使它逆時針轉動
（2）觀察磁場對通電源線圈的作用視頻
電動機為什么會轉動
思考：那么怎樣才能讓通電線圈在磁場中持續地轉動呢？
電動機為什么會轉動
能夠完成這一任務的裝置叫做換向器
彼此絕緣的兩個半圓環
一對與電源連接的電刷
實際的電動機是利用換向器使它連續轉動的。
1.原理：當線圈轉到另一半和電刷接觸時就改變了電流方向,從而受力方向改變使線圈連續轉到下去。
2.作用：當線圈轉過平衡位置,及時改變線圈電流方向,使線圈得以連續轉動。
電動機為什么會轉動
2
4
l
3
線圈的AB邊受到一個向上的力，CD邊受到一個向下的力，線圈順時針方向轉動.
d
b
c
a
E
F
A
B
線圈處于此位置時，半環E跟電刷A接觸，半環F跟電刷B接觸，通電后線圈中電流從半環E流向半環F。
（a）
直流電動機原理圖
線圈不受力的作用。但線圈由于慣性會繼續轉動，從而越過平衡位置。
d
b
c
a
E
F
A
B
（b）
線圈轉至平衡位置時，兩電刷跟兩個半環間絕緣部分接觸，線圈中無電流.
直流電動機原理圖
b
a
c
d
E
B
F
A
線圈越過平衡位置后，半環E變為跟電刷B接觸，半環F變為跟電刷A接觸。
由于換向器的作用，線圈中電流變為從半環F流向半環E。線圈仍然沿順時針方向轉動。
（c）
直流電動機原理圖
線圈由于慣性越過平衡位置后，線圈中的電流又從半環E流向半環F，其情況又和圖(a)所示一樣。
d
b
c
a
E
B
F
A
線圈又轉至平衡位置時，其情況跟圖(b)所示相似。
(d)
直流電動機原理圖
a
E
F
A
B
b
E
F
A
B
c
E
F
A
B
d
E
F
A
B
直流電動機原理圖
電動機是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的。
想一想、議一議
思考1、電動機原理是什么？
思考2、電動機將什么能轉化為什么能
電動機將電能轉化為機械能
制作簡易電動機
迷你實驗室
課堂小結
1.電動機的構造：磁體、線圈、換向器、電刷
2.轉動原理：通電導體在磁場中受到力的作用；受力的 方向跟電流方向和磁場方向有關。
3.電動機怎樣轉動（受力情況、換向器的作用）
1、如圖所示，閉合開關，銅棒向右運動，為使開關閉合后銅棒向左運動，下列操作可行的是（　　）
A．換用更細的銅棒
B．將磁體的N、S極對調
C．向左移動滑動變阻器的滑片
D．將電源正、負極和磁體N、S同時對調
大顯身手
B
大顯身手
2、圖示為直流電動機的工作原理圖。線圈abcd處于向右的磁場中，兩個銅半環E和F跟線圈兩端相連，可隨線圈一起轉動，兩半環中間斷開，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個半環接觸，使電源和線圈組成閉合電路，在圖示位置，電流沿dcba流過線圈，dc邊受到磁場的作用力向下，則（　　）
A．線圈在圖示位置時，ab邊受到磁場的作用力向下
B．線圈由圖示位置轉過180°時，電流沿dcba流過線圈
C．線圈由圖示位置轉過180°時，dc邊受到磁場的作用力向下
D．線圈由圖示位置轉過180°時，ab邊受到磁場的作用力向下
D
大顯身手
3. 關于換向器的作用，下列說法中正確的是（　　）
A．直流電動機的換向器既可以改變線圈中的電流方向，又可以改變外部電流方向
B．直流電動機的換向器是將外部電路的直流電變成線圈中的交流電
C．直流電動機的換向器是用來改變電流的大小和方向
D．當直流電動機的線圈剛轉過平衡位置時，換向器能立即改變線圈中的電流方向
D
大顯身手
4、關于揚聲器的分析，下列說法錯誤的是（　　）
A．揚聲器是把電信號轉換為聲信號的一種裝置
B．揚聲器的工作原理是通電線圈在磁場中受力的作用
C．揚聲器工作時，線圈中會產生感應電流
D．揚聲器的工作原理和發電機的原理一樣
D
作業布置
完成課后作業1、2、3題
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