第一章 第4节 电动机-【教材解读】2024春八年级下册科学（浙教版)

第４节　电动机


,   7 ● 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】 按照下图所示连接电路,导轨分别与电源的正负极 连接,导体棒ab放在导轨上. ９２ 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. 通电导线在磁场中的 受力 情 况 与 磁 场、电 流 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. 【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. ０３ (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 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 b a c d *# /4 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. 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 /4 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. 4 /a b c d 转过平衡位置,换向器 接通电路,线圈中的电流方 向变化为d→c→b→a.线 圈受力方向随之变化,线圈 受力继续转动. １３ 4 /a b c d 在换 向 器 的 作 用 下, 线圈