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第 4節(jié)　電動(dòng)機(jī)
課程標(biāo)準(zhǔn)
課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版) 本節(jié)要點(diǎn)
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，了解通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，并知道力的方向與哪些因素有關(guān)． 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān). 2.了解直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理及其能量轉(zhuǎn)換.
磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用
1.演示實(shí)驗(yàn)1：探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用
實(shí)驗(yàn)操作：(1)如圖所示，把導(dǎo)體ab放在磁場(chǎng)里，接通電源，讓電流通過(guò)ab，觀(guān)察它的運(yùn)動(dòng)．
(2)保持磁極的位置不變，把電源的正、負(fù)極對(duì)調(diào)，觀(guān)察到導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(1)中導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)方向相反．
(3)在步驟(2)的基礎(chǔ)上，保持導(dǎo)體ab中的電流方向不變，把蹄形磁體的上、下磁極對(duì)調(diào)，觀(guān)察到導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)方向與步驟(2)中導(dǎo)體ab的運(yùn)動(dòng)方向相反．
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中要受到力的作用，其方向與電流方向和磁感線(xiàn)的方向有關(guān)．
(2)如果電流的方向或磁感線(xiàn)的方向變得相反，通電導(dǎo)線(xiàn)受力的方向相反；如果同時(shí)改變電流方向和磁感線(xiàn)的方向，通電導(dǎo)線(xiàn)的受力方向?qū)⒉蛔儯?br/>2.如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，閉合開(kāi)關(guān)，觀(guān)察到鋁棒向左運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì) 通電導(dǎo)體(或鋁棒)有力的作用；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，對(duì)調(diào)電源正、負(fù)兩極，重新接入電路，再次閉合開(kāi)關(guān)，觀(guān)察到鋁棒向右運(yùn)動(dòng)．
演示實(shí)驗(yàn)2：如圖所示，把導(dǎo)線(xiàn)繞制而成的多匝線(xiàn)圈放在磁場(chǎng)里，接通電源，讓電流通過(guò)線(xiàn)圈，觀(guān)察它的運(yùn)動(dòng)．
分析：(1)接通電源后，線(xiàn)圈的左邊受到的力垂直于紙面向外，線(xiàn)圈的右邊受到的力的方向與左邊的相反(選填“相同”或“相反”)，由于線(xiàn)圈受力不平衡(選填“平衡”或“不平衡”)，線(xiàn)圈會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)．
(2)當(dāng)線(xiàn)圈越過(guò)與紙面垂直的位置后，線(xiàn)圈兩邊受到的力的方向不發(fā)生變化，阻礙線(xiàn)圈繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使其向回轉(zhuǎn)，導(dǎo)致線(xiàn)圈在與紙面垂直的位置附近來(lái)回?cái)[動(dòng)，最終停在與紙面垂直的位置．
電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造
1．探究線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)
實(shí)驗(yàn)圖 甲 乙 丙
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 如圖甲所示，若ab邊受向上的力，cd邊受向下的力，線(xiàn)圈順時(shí)針(選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)轉(zhuǎn)動(dòng)． 線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖乙中的豎直位置時(shí)，ab邊受向上的力，cd邊受向下的力，受力平衡(此處為平衡位置)，但是由于線(xiàn)圈具有慣性，所以可以越過(guò)平衡位置． 線(xiàn)圈轉(zhuǎn)到圖丙中的位置時(shí)，ab邊受向上的力，cd邊受向下的力，受力不平衡，線(xiàn)圈在這個(gè)位置受到的力阻礙(選填“阻礙”或“促進(jìn)”)它順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，所以線(xiàn)圈返回平衡位置.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 接通電源后線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，而是在圖乙位置附近擺動(dòng)幾下后停止.
為了使線(xiàn)圈能在磁場(chǎng)中持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，有兩個(gè)辦法：
(1)在線(xiàn)圈越過(guò)平衡位置后停止通電，讓線(xiàn)圈靠慣性轉(zhuǎn)過(guò)后半周；
(2)在線(xiàn)圈越過(guò)平衡位置后設(shè)法改變電流的方向，使線(xiàn)圈在后半周能受到與之前方向相反的力，使線(xiàn)圈平穩(wěn)有力地轉(zhuǎn)動(dòng)下去，能實(shí)現(xiàn)這一目的的裝置是換向器．
2．換向器和電刷(如圖所示)
(1)電刷的作用：與換向器接觸，使電源和線(xiàn)圈組成閉合回路．
(2)換向器的作用：線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后及時(shí)改變線(xiàn)圈中的電流方向，從而改變線(xiàn)圈的受力方向，使線(xiàn)圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去．
3．電動(dòng)機(jī)(如圖所示)
(1)電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造：轉(zhuǎn)子、定子．
(2)電動(dòng)機(jī)的工作原理：通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)．
(3)線(xiàn)圈中的電流方向靠換向器的作用而發(fā)生改變，從而改變線(xiàn)圈的受力方向，使線(xiàn)圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去．
(4)電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化：電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
(5)生活中的電動(dòng)機(jī)：電扇、洗衣機(jī)、電動(dòng)車(chē)馬達(dá)、水泵、電梯等．
電動(dòng)機(jī)
4.如圖所示為直流電動(dòng)機(jī)的工作原理．以下相關(guān)分析中正確的是(　C　)
A．將電源和磁鐵的兩極同時(shí)對(duì)調(diào)，線(xiàn)圈會(huì)反方向轉(zhuǎn)動(dòng)
B．電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C．電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，線(xiàn)圈在平衡位置時(shí)電流為零
D．電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，線(xiàn)圈中的電流方向保持不變
小結(jié)
　　電動(dòng)機(jī)是利用通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)的原理工作的，且所受力的方向與電流的方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)；工作時(shí)，消耗電能主要產(chǎn)生機(jī)械能；使線(xiàn)圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因是存在換向器；在平衡位置時(shí)，電刷與換向器分離，電路斷路．
5.同學(xué)們?cè)谥谱麟妱?dòng)機(jī)模型時(shí)，把一段粗漆包線(xiàn)繞成約3 cm×2 cm的矩形線(xiàn)圈，然后，用小刀刮去兩端引線(xiàn)的漆皮．用硬金屬絲做兩個(gè)支架，固定在硬紙板上．兩個(gè)支架分別與電池的兩極相連．把線(xiàn)圈放在支架上，線(xiàn)圈下放一塊強(qiáng)磁體，如圖所示．給線(xiàn)圈通電并用手輕推一下，線(xiàn)圈就會(huì)不停地轉(zhuǎn)下去．
(1)用小刀刮去線(xiàn)圈引線(xiàn)的漆皮，刮線(xiàn)的要求是B．
A．兩端全刮掉
B．一端全部刮掉，另一端只刮半周
(2)線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
(3)小華組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，接通電源后，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)圈不能轉(zhuǎn)動(dòng)．寫(xiě)出一個(gè)可能造成該現(xiàn)象的原因：線(xiàn)圈剛好處于平衡位置(或電流太小).
6.小明對(duì)電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因產(chǎn)生了興趣，他在實(shí)驗(yàn)室找到一只可拆卸的電流表，進(jìn)行了如下探究．
(1)打開(kāi)外殼，觀(guān)察電流表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，示意圖如圖所示．按照操作規(guī)范將電流表串聯(lián)接入電路，通電后線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)；撤去磁體再次通電，指針不動(dòng)．這說(shuō)明電流表指針偏轉(zhuǎn)的原因是通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)，這與電動(dòng)機(jī)的工作原理相同．
(2)若讓電流從電流表的“－”接線(xiàn)柱流入，“＋”接線(xiàn)柱流出，指針偏轉(zhuǎn)方向會(huì)與(1)中的偏轉(zhuǎn)方向相反，因此使用電流表時(shí)不能把接線(xiàn)柱接反．
揚(yáng)聲器(如圖所示)
閱讀教材P136的“科學(xué)世界——揚(yáng)聲器是怎樣發(fā)聲的”，并觀(guān)察揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)，總結(jié)歸納揚(yáng)聲器的有關(guān)知識(shí)：
(1)作用：揚(yáng)聲器是把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音信號(hào)的一種裝置．
(2)構(gòu)造：由永久磁體、線(xiàn)圈、錐形紙盆構(gòu)成．
(3)工作原理：通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力運(yùn)動(dòng)．
(4)工作過(guò)程：當(dāng)線(xiàn)圈中通有電流時(shí)，線(xiàn)圈受到永久磁體的作用向左運(yùn)動(dòng)；當(dāng)線(xiàn)圈中通過(guò)相反方向的電流時(shí)，線(xiàn)圈受到永久磁體的作用向右運(yùn)動(dòng)．由于通過(guò)線(xiàn)圈的電流是交變電流，它的方向不斷變化，線(xiàn)圈就不斷地來(lái)回振動(dòng)，帶動(dòng)錐形紙盆也來(lái)回振動(dòng)，于是揚(yáng)聲器就發(fā)出了聲音．
7.收音機(jī)、電視機(jī)、音響里都有揚(yáng)聲器，如圖所示，在工作過(guò)程中(　B　)
A．通入線(xiàn)圈的是直流電流
B．磁場(chǎng)對(duì)通電線(xiàn)圈有力的作用
C．線(xiàn)圈中的電流方向改變時(shí)，振動(dòng)的方向不變
D．機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

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