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第十七章 從指南針到磁浮列車
第3節 科學探究：電動機為什么會轉動
你知道電動機為什么會轉動嗎？
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。
洗衣機
電扇
新知導入
1.知道磁場對通電導線的作用，及其影響因素。
2.知道電動機的結構及其工作原理。
學習目標
復習：奧斯特實驗
現象：導線通電后使磁針偏轉，斷電后，磁針回到原來位置
磁場會對小磁針（磁體）產生力的作用
猜想：磁體也會對通電
導體產生力的作用
說明：通電導體會對磁體產生力的作用
力的作用是相互的。
一、探究磁場對通電導體的作用
新知學習
設計實驗驗證以上猜想，需要什么器材
磁鐵、導體棒、電源、開關、導線等。
演示實驗
如圖所示電路，將導體棒輕放在導軌上，閉合開關，發現導體棒運動起來。觀察實驗現象并總結結論。
通電導體在磁場中受到力的作用。
通電導體在磁場中受力的方向與磁場方向有關。
二、探究通電導體在磁場中受力方向的影響因素
通電導體在磁場中受力的方向與電流方向有關。
通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關。只改變其中一個因素時，才能改變力的方向。
實驗視頻：
磁場方向不變，改變電流方向，磁場中導體運動方向也發生了改變。
閉合開關，原來靜止在磁場中的導體發生運動。
電流方向不變， 改變磁場方向，磁場中導體運動方向發生了改變。
N
I
F
乙
S
I
丙
F
N
S
I
F
甲
N
S
(1)通電導線在磁場中要受到力的作用。
(2)通電直導線在磁場中受到力的方向與電流的方向、磁場的方向有關。
當電流方向或磁場的方向一個改變時，通電導線受力的方向也會改變；
若二者同時改變方向時，通電導線受力的方向不變。
知識拓展：并不是所有的通電直導線在磁場中都受到力的作用，當通電直導線與磁感線方向平行時，此時通電的直導線不受力的作用。
小結
有沒有方法讓金屬桿在軌道上往復運動呢？
周期性改變電流方向或磁場方向
三、了解電動機的工作原理
實驗中的直導線運動一段距離就會離開磁場，很難持續地運動。那么線圈可以持續地轉動嗎？
想一想
通電線框在磁場中受力轉動，但不是持續轉動，而是來回扭轉，最終靜止在平衡位置。
①在如圖所示位置時，通電線圈的兩邊在磁場中都受力，AB邊受力方向豎直向上，CD邊受力方向豎直向下， 方向相反，發生順時針轉動。
②當線圈的平面與磁場垂直時，通電線圈AB邊與CD邊受平衡力作用，達到平衡位置。這時由于慣性，線圈還會繼續轉動。
想一想：為什么通電線圈不能在磁場中持續轉動？
A
B
C
D
A
B
C
D
③線圈靠慣性越過平衡位置后， AB邊受力方向豎直向上，CD邊受力方向豎直向下， 方向相反，磁場力作用的結果使線圈逆時針旋轉。
④ 通電線圈最后靜止在平衡位置。
通電矩形線圈在磁場中不能連續轉動的原因。
A
B
C
D
A
B
C
D
如果線圈在越過平衡位置時，能改變受力方向，就能使它連續旋轉。而通電導體在磁場中受力的方向與電流方向和磁場方向有關，只有及時改變電流方向和磁場方向中間一個，就能達到以上目的。
A
B
C
D
思考：如何使線圈持續地轉動下去？
生活中常采用改變線圈中電流方向的方法使線圈在磁場中連續旋轉。這樣就制成了真正的電動機。
能夠完成這一任務的裝置叫做換向器。
線圈轉到平衡位置時，無電流流過，不受安培力，靠 繼續轉動
慣性
線圈越過平衡位置后， 發生改變。線圈在安培力作用下繼續順時針轉動。
電流方向
換向器的作用是什么？
當線圈剛越過平衡位置時，換向器自動改變電流的方向使線圈能持續地轉動下去。
a
b
c
d
觀看直流電動機轉動視頻
電力汽車
洗衣機
電風扇
工廠車床
電動機在生活中的應用。
總結：電動機的原理是磁場對電流的作用，換向器對線圈持續轉動起到關鍵作用。
電動機
通電導體在磁場
中受到力的作用
施力物體：磁場
受力物體：通電導體
影響力的方向的因素
電流方向
電動機
實質：電能轉化為機械能
換向器：結構與作用
工作原理
磁場方向
課堂小結
1.如圖所示，利用磁場對通電導體有力的作用制造的電器是( )
C
A.電熱水壺
B.電飯煲
C.洗衣機
D.電鈴
隨堂練習
2.右圖為“機器人餐廳”的機器人為顧客送餐時的情景。機器人
接到指令后，內部的電動機會驅動其底部的輪子將美食送到
指定客人的桌邊。制作電動機依據的是下列四幅圖中的( )
C
A. B. C. D.
3.用如圖所示的裝置探究磁場對通電直導線的作用，給鋁棒通電，
觀察到鋁棒向右運動，要使鋁棒 通電后向左運動，下列做法中
可行的是( )
C
A.僅換用磁性更強的磁體 B.僅增大鋁棒 中的電流
C.僅將磁體的、極對調 D.僅將鋁棒 換成銅棒

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