1.4 电动机-【教材解读】2020-2021学年八年级下册初二科学（浙教版)

第４节　电动机 � � ● 知道通电导体在磁场中受到力的作用,其作用力方向与电流方 向和磁场方向有关系. ● 知道通电矩形线圈在磁场中的转动情况. ● 了解直流电动机的结构和工作原理,知道换向器的结构和作用. ● 知道直流电动机工作过程中能量转化关系. 　　　 J� 知识点一　磁场对通电导体的作用 实验探究:磁场对通电导体的作用 【提出问题】 通电导线在磁场中是否受到力的作用? 如果受到力的作用,力的方 向和什么因素有关? 【实验过程及现象】 按照右图所示连接电路,导轨分别与电 源的正 负 极 连 接,导 体 棒ab 放 在 导 轨上. � � > M 控制变量法 磁场对通电导线的作用力 的方向受磁场方向、电流方向的 影响.探究磁场方向对通电导 线的作用力的方向的影响时控 制电流方向不变,只改变磁场方 向;探究电流方向对通电导线的 作用力的方向的影响时,控制磁 场方向不变,只改变电流方向. 这应用了控制变量法. ３２ 通电导线在磁场中的受力 情况与磁场的方向、电流方向以 及它们之间的 相 对 位 置 有 关. 当通电导线与磁场方向平行时, 通电导线不受力;当通电导线与 磁场方向垂直时,受力最大. 能量的转化 通电导线(或通电线圈)在 磁场 中 受 力 而 运 动 (或 转 动) 时,消 耗 了 电 能,得 到 了 机 械 能,也 就 是 将 电 能 转 化 为 机 械能. 电动机的工作过程 通电线圈电流方向由a→ b→c→d,它在磁场力的作用下 开始转动. a b cd 转到平衡位置,换向器断开 电路,线圈利用 惯 性 继 续 向 前 转动. 【实验结论】 通电导线在磁场中会受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁感线 的方向都有关系.当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电 导线受力的方向也变得相反.如果同时改变电流的方向和磁感线的 方向,通电导线受力的方向不变. �� 影响通电导体在磁场中所受磁力大小的因素 通电导体在磁场中要受力而运动,通电导体在磁场中所受磁力 的大小与通过导体的电流大小和磁场的强弱有关,通过导体的电流 越大,磁场越强,导体受到的磁力就越大. 磁场对通电线圈的作用 (１) 线圈平面与磁场平行,线圈ab边和cd 边 中电流方向相反,它们在磁场中受到的 磁场力方向相反,且不在同一条直线上, 线圈顺时针转动. (２) 线圈平面与磁场垂直,线圈ab边和cd 边 受到的磁场力恰好在同一条直线上,且 大小相等、方向相反,是一对平衡力,线 圈保持静止,这一位置叫做平衡位置. (３)通电线圈转到平衡位置时具有一定速度,由于惯性它会继续转动, 但转动过程中会受到磁场力及摩擦力的作用,它又会返回平衡位置. 所以它会摆动几下后再静止下来. 知识点二　直流电动机 原理:电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的. 电动机的构造 电动机由转子(能够转动的线圈)和定子(固定不动的磁体)两部分组 成.能够转动的部分叫做转子,固定不动的部分叫做定子. 使线圈持续转动的方法———改变电流方向 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 线圈转过平衡位置时电流方向 由a 到b、由c到d,线圈受力的 作用又回到平衡位置. 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 若在线圈转过平衡位置时能使电 流方向由b到a、由d到c,则线圈 受力的方向也发生改变,线圈可以 继续转动下去,如图所示. ４２ 换向器 (１)构造:如图所示,换向器由两个铜半 环E、F 和两个电刷A、B 组成.两个 铜半环E 和F 跟线圈两端相连,可随 线圈一起转动,两半环中间断开,彼此 绝缘.两电刷A 和B 分别和两半环接 触,使电源和线圈组成闭合电路. (２)作用:每当线圈刚转过平衡位置时, 自动改变线圈中的电流方向,从而改变线圈两边的受力方向,使线 圈连续转动. 电动机转动方向和转动速度的调节 (１)转动方向的调节:改变电流方向或磁场方向,都能改变电动机的 转动方向;若同时改变电流方向和磁场方向,电动机的转动方向 不变. (２)转动速度的调节:改变电流的大小或磁场的强弱,都能改变电动 机的转动速度.增大电流或使磁场变强,能增大转动速度;减小电 流或使磁场变弱,能减小转动速度. 电动机的优点及应用 (１)优点:电动机构造简单,控制方