資源簡介

20.4　電動機
素養目標
1.通過實驗,了解通電導線在磁場中會受到力的作用,知道力的方向與電流方向和磁場方向有關。
2.說出直流電動機的構造、工作原理及能量轉化。
◎重點:磁體對通電導線有力的作用,電動機的工作原理。
評價任務
通過任務驅動一完成目標1的學習,通過任務驅動二、三完成目標2的學習。
【預習導學】
生活中的物理
炎熱的夏天,小明放學回家打開了家里的電風扇,陣陣涼風吹來,立即涼爽了很多。電風扇能轉動是因為里面有電動機,家庭生活中的冰箱、洗衣機等也都是靠電動機轉動來工作的,給電動機通電,它就會轉動。
問題:你知道電動機通電為什么會轉動嗎
重點梳理
知識點一 磁場對通電導線的作用
1.通電導體在磁場中受到 的作用。其受力方向與 的方向和 的方向有關。
2.如果通電導線中電流的方向或磁感線的方向改變時,通電導線受力的方向 ;如果通電導線中電流的方向與磁感線的方向同時改變,通電導線受力的方向 。
·學習小助手·
實驗中,若通電后導線ab不動,可能是因為通電導線在磁場中受到的力太小,可更換更輕、更光滑的直導線或增大電路中的電流。
【答案】1.力　電流　磁感線
2.改變　不變
對點自測
1.小明用如圖所示的實驗裝置,探究“磁場對通電直導線的作用”。閉合開關S,原本靜止的輕質硬直導線AB水平向左運動。要使AB水平向右運動,下列措施中可行的是 ( )
A.將A、B兩端對調
B.將蹄形磁體的N、S極對調
C.換用磁性更強的蹄形磁體
D.將滑動變阻器的滑片P向右移動
【答案】1.B
知識點二 電動機
1.原理: 。
2.構造:電動機由 (能夠轉動的線圈)和 (固定不動的磁體)兩部分組成。
3.平衡位置: 位置。
4.注意:平衡位置線圈所受的力為平衡力,此時因為慣性會繼續運動下去。
5.換向器構造:換向器由兩個銅半環和兩個電刷組成。
換向器的作用:每當線圈剛轉過 時,自動改變通入線圈中的 ,使線圈連續轉動。
6.能量轉化: 能轉化為 能。
【答案】1.通電線圈在磁場中受力轉動
2.轉子　定子
3.線圈與磁感線垂直的
5.平衡位置　電流方向
6.電　機械
對點自測
2.如圖所示,這是直流電動機示意圖,下列說法正確的是 ( )
A.只改變電流方向,不能改變其轉動方向
B.只改變磁場方向,不能改變其轉動方向
C.同時改變磁場和電流方向,不能改變其轉動方向
D.同時改變磁場和電流方向,可以改變其轉動方向
【答案】2.C
【合作探究】
任務驅動一 探究磁場對通電導線的作用
【實驗步驟】
1.如圖所示,把導線ab放在磁場里,接通電源,讓電流通過導線ab,觀察它的運動。
2.把電源的正負極對調后接入電路,使通過導線ab的電流方向與原來相反,觀察導線ab的運動方向。
3.保持導線ab中的電流方向不變,但把蹄形磁體上下極調換一下,使磁場方向與原來相反,觀察導線ab的運動方向。
【實驗方法】
控制變量法:在探究通電導體在磁場中受力的方向與電流方向的關系時,應控制 的方向不變;在探究通電導體在磁場中受力的方向與磁感線方向的關系時,應控制 的方向不變。
【實驗結論】
通電導線在磁場中受到 的作用。力的方向與 和 的方向有關。
【答案】
【實驗方法】
磁感線　電流
【實驗結論】
力　電流的方向　磁感線
任務驅動二 通電線圈在磁場里能轉動起來嗎
1.如圖所示,將一個通電線圈放在磁場中將會有什么現象發生
2.什么是平衡位置,線圈在平衡位置時受力如何 又為什么不能立即停止
【答案】1.通電線圈在磁場中會受力轉動,但不能持續轉動。
2.當線圈轉到與磁感線垂直時處于平衡位置,此時ab邊和cd邊受到的力大小相等、方向相反。線圈由于慣性會以原來的運動狀態繼續轉動下去。
任務驅動三 探究直流電動機的工作原理
把一段粗漆包線繞成約3 cm×2 cm的矩形線圈,漆包線在線圈的兩端各伸出約3 cm。然后,用小刀刮掉兩端引線的漆皮。左端全部刮掉,右端只刮上半周或下半周,用硬金屬絲做兩個支架,
固定在硬紙板上。兩個支架分別與電池的兩極相連。把線圈放在支架上,線圈下放一塊強磁鐵,如圖所示。給線圈通電并用手輕推一下,線圈就會不停地轉下去。
【提出問題】假如把線圈兩端的漆皮全部都刮去的話,又會怎樣呢
【實驗操作】接通電源,小線圈在磁場中發生轉動,但轉動不能持續下去,擺幾下就不動了。
【現象分析】為什么線圈不能持續轉動
【解決問題】如何讓線圈到達平衡位置時,受力方向發生改變而持續轉動呢
【答案】
【現象分析】
線圈到達平衡位置時,受到平衡力的作用。
【解決問題】
及時改變電流方向或磁場方向。
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