第22讲 电动机与发电机-【寒假自学课】2022年九年级物理寒假精品课（沪粤版）

第22讲 电动机与发电机 【学习目标】 1.了解磁场对电流的作用； 2.认识电动机的构造和原理； 3.知道电磁感应现象，及产生感应电流的条件； 4.了解发电机的构造和原理。 【基础知识】 一.电动机 1. 磁场对通电导线的作用 (1)力的方向和电流方向有关。 (2)力的方向与磁感线方向有关。 2.电动机的基本构造 （1）转子：能够转动的部分。 （2）定子：固定不动的部分。 3. 直流电动机为什么需装换向器？ 当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。 通电直导线在磁场中受到力的作用。力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。磁场对通电导线和通电线圈作用而运动过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的。 (1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。 (2)当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时（如图甲所示），磁场对通电直导线（图甲中直导线ab）没有力的作用。当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行（斜交）时，磁场对通电直导线（图乙中直导线ab）有力的作用（垂直纸面向内）。当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时，磁场对通电导线（图丙中直导线ab）的作用力最大（方向垂直纸面向内）。 　　　　　　　　　　　 　　在图丙中，保持磁感线B的方向不变，而使直导线ab内电流方向相反时，ab受力的方向也相反；保持直导线内电流方向不变，而使磁感线B的方向相反时，ab受力的方向也相反。 但如果在图丙中，同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反，则直导线ab的受力方向不发生变化。 二.磁生电 1.电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线运动就会产生感应电流的现象。 2. 产生感应电流必须同时满足三个条件： （1）电路是闭合的； （2）导体要在磁场中做切割磁感线的运动； （3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。 3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。 4.发电机 发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。 .学完三种电磁现象，容易混淆，为了记忆和理解，特列表如下： 现象 发现者 能量转化 判定方法 电流的磁场 奥斯特 电能→磁能 安培定则 电磁感应 法拉第 机械能→电能 （右手定则） 磁场对电流的作用 安培 电能→机械能 （左手定则） 说明：判定方法中的右手定则和左手定则，在初中物理暂不做要求。 三种电磁现象的重要应用对比如下： 应用 原理 要点 电磁铁 电流的磁场 通电螺线管内插入铁芯，磁场大大增强 磁性有无可用通断电控制，磁性强弱可用电流大小及匝数多少控制。 交流发电机 电磁感应 交流电：周期性改变方向的电流。 集流环（两个铜环）和一对电刷的作用 直流电动机 通电线圈在磁场中受力转动 用换向器（两个铜束环）和一对电刷使线圈持续转动 【考点剖析】 考点一：电动机 例1．（2021·广东·江门市第二中学九年级阶段练习）如图是人们所喜爱的电动自行车，它具有轻便、节能、环保等特点。只要将图中车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶。这时车钥匙其实就是一个______；给电动车充电时，电瓶相当于______（选填“电源”或“用电器”）；正常行驶时，电动车将______能转化为机械能。 【答案】开关 用电器 电 【解析】[1]电动自行车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，所以这车钥匙其实就是一个开关，控制电路的通断。 [2]给电动车充电时，将电能转化为化学能，此时电瓶相当于用电器。 [3]在骑行时，用蓄电池来供电，将蓄电池的化学能转化为