20.4 电动机 课件-2023-2024学年人教版物理九年级全一册

-1- ■考点一 磁场对通电导线的作用 1. 实验器材： 电源、开关、导线、支架、蹄形磁铁。 2. 实验电路图（如图所示）： 3. 实验步骤： （1）将所需器材按如上图所示 的电路连接好。 （2）将导线 ab 放入磁场中， 观察导线 ab 是否运动。 （3）闭合开关，观察导线 ab 的运动情况（是否运动，运动方向如何）。 （4）改变电流的方向，观察导线 ab 的运动情况。 （5）保持电流方向不变，改变磁场的方向，观察导线 ab 的运动情况。 （6）同时改变电流方向和磁场方向，观察导线 ab 的运动情况。 [考点解读] 20.4电 动 机 4. 实验记录表格： 5. 实验结论： 通电导线在磁场中受到力的作用，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；当电流的方向和磁感线的方向都变得相反时，通电导线受力的方向不变。 6. 能量转化：实验中导体受力运动将电能转化为机械能。 -2- 第 4 节 电 动 机 电流方向 无 a→b b→a a→b b→a 磁感线 方向 上→下 上→下 上→下 下→上 下→上 导线运动 情况 -3- 例 1 如图所示， 导体棒 AB 放在处于蹄形磁体磁场中的水平金属轨道上。 （1）接通电源，这时会看到导体 AB 运动起来，这表明 ______________ 有力的作用。 （2）保持磁场方向不变，改变导体 AB 中的电流方向，导体 AB 的运动方向 _________（选填“不 变”或“改变”）。 （3）通电后导体 AB 运动的过程，是把 ______ 能转化为 _________ 能的过程。 典题精析 第 4 节 电 动 机 解析：（1）接通电源，这时会看到导体 AB 运动起来，说明磁场对通电导体有力的作用； （2）通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，只要有一个因素改变，导体的受力方向就会改变；所以保持磁场方向不变，改变导体 AB 中的电流方向，导体 AB 的运动方向改变； （3）通电后导体 AB 运动的过程中，消耗了电能，得到了导体运动的机械能，即把电能转化为机械能。 答案：（1）磁场对通电导体 （2）改变 （3）电机械 易错：（2）错填“不变”。 错因：不知道通电导体在磁场中受到的力的方向与电流方向有关。 第 4 节 电 动 机 -4- ■考点二 电动机的基本构造器 1. 实验：将线圈放入如图甲所示磁场中，通电后线圈转动，转动到图乙位置，振动几下就会停下来，该位置称为线圈的平衡位置。 2. 线圈不能持续转的原因：线圈在甲位置时， 两边受力方向相反，如图甲所示，线圈转动，当线圈到达图乙位置时，ab 边受力方向仍然向上，cd 边受力方向仍然向下，在这种力的作用下，线圈不会继续转动。 3. 换向器：换向器构造很简单，由两个铜半环组成，它能在线圈刚好转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，让线圈继续转动下去。 第 4 节 电 动 机 -5- 4. 电动机原理：利用磁场对通电导体有力的作用的原理制成。 工作时将电能转化为机械能。 5. 电动机的构造：定子（磁极）、转子（多组线圈）、换向器（多组换向器）。 6. 转向和转速：决定电动机转动方向的是电流方向和磁感线方向，决定转 动速度大小的是电流的大小和磁性强弱。 7. 动圈式扬声器： （1）动圈式扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。 （2）构造：永久磁体、线圈、锥形纸盆。 （3）工作过程：扬声器的线圈中通入携带声音 信息、时刻变化的电流，线圈会在永磁体的磁场中 受到大小和方向都在变化的力的作用，从而使得线 圈振动，线圈的振动会带动纸盆振动，于是扬声器 就发出了声音。 第 4 节 电 动 机 -6- 例 2 （徐州中考）如图所示的直流电动机模型， 把线圈两端导线的漆皮按图中方法刮去， 通电后线圈能否连续转动？______________。 如果通过线圈的电流变大，线圈的转动速度将变 ________。 如果改变线圈中的电流方向，线圈的转动方向将 ______________。 典题精析 -7- 第 4 节 电 动 机 解析：如题图所示，将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，这样当线圈转至平衡位置时，会由于惯性继续转动，而不是受相反方向的力，当回到初始位置时，再次受力转动，从而使线圈继续转动下去，故图中线圈可以连续转动；如果通过线圈的电流变大，线圈受力变大，线圈的转动速度将变大；如果改变线圈中的电流方向，线圈受力方向改变，线圈的转动方向将改变。 答案：能 大 改变 易错：第一空错填“不能”。 错因：没有理解电动机原理和影响电动机转向的因素。 满分备考：要知道电动机的工作原理。线圈在转动过程会有一个平衡位置，到达平衡位置，线圈不会继续转动，而真正的直流电动机工作时，为了让线圈持续转动下去，是通过换向器在刚转过平衡位置时改变线圈中的电流方向，从而改变线圈所受力的方向使线圈持续转动。我们实验时，为了使线圈到达平衡位置还继续转动，可以将线圈两端的导线漆皮一个刮去半周，一个全部刮去，这样线圈在一个半周内受到磁场力的作用，另一个半周内利用惯性转动。 第 4 节 电 动 机 -8- 1.（人教九年级 P137 动手动脑学物理第 4 题）设计一个电路，使电动机在人的操作下既能正转也能反转。（电动机的符号是“M ”） [设计性实验突破] 第 4 节 电 动 机 -9- 教材图片 图片解读 命题考点：通电导线在磁场中受力的作用 如图所示的装置可用于研究磁场对电流作用的问题。闭合开关后可看到的现象是导轨上的导线动起来，这说明① _______ __________________。若要改变导线运动的方向可以采取的措施有②________________ 或③_____________。 命题考点：电动机模型 如图是自制的电动机模型，直流电动机的工作原理是④_______ __________。 将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中的⑤______ 作用相同。这样做的目的是让线圈转过平衡位置时由于⑥________ 继续转动。通过改变⑦_______________ 方向，可以改变线圈的转动方向。 [教材图片全解] 第 4 节 电 动 机 -10- 命题考点：电动机的平衡位置 使线圈静止在图中位置上，闭合开关，发现线圈并没有运动。 这是由于线圈上下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。 在平衡位置，线圈所在平面与磁感线方向 ⑧________。将线圈放在其他位置，线圈受力沿顺时针或逆时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。 命题考点：扬声器 扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声 器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到变化的 ⑨_______ 力作用，从而带动与线圈相连的纸盆振动，于是扬声器就发出了声音，扬声器从原理上与⑩_______ 大致相同（选填 “电动机”或“发电机”）。 第 4 节 电 动 机 续表 -11- ■混淆通电导体在磁场中受到的力的作用的影响因素 例 （宜宾中考）如图把导体棒 ab 放在磁场中，闭合开关，导体棒 ab 中有电流通过，ab 受到向右的力 F。 使 ab 受力方向向左可行的办法是 （ ） A. 改变电流的大小 B. 改变磁场的强弱 C. 使电流的方向反向 D. 使电流和磁场的方向同时反向 [易错分析] 第 4 节 电 动 机 -12- 解析：电流的大小与导体运动速度有关，与受力方向无关，故 A 错误；磁场的强弱与导体运动速度有关，与受力方向无关，故 B 错误；只改变电流方向，导体受力方向改变，故 C 正确；同时改变电流、磁场的方向，导体受力方向不变，故 D 错误。 答案：C 易错：D 错因：知道通电导体在磁场中受到的力的方向与磁场方向和电流方向有关，但是不知道两种因素同时改变不会改变导体受到的力的方向。 易错警示：要知道通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向与电流的方向、磁感线的方向有关。当电流方向或磁感线方向改变时，通电导体受到力的方向也会改变，同时改变电流方向和磁感线方向，通电导体受到力的方向不会改变。 第 4 节 电 动 机 -13- ■题型 磁场对通电导线的作用 例 （辽阳中考）图中的 线圈通电后会在磁场中转动， 下列四个设备中利用此原理工作的是 （ ） [题型探究] 第 4 节 电 动 机 -14- 解析：图示原理为磁场对通电导线有力的作用。电热水壶和电蒸锅属于电热器，在工作时消耗电能，产生内能，是利用电流热效应工作的，故 A、D 错误；电磁起重机的主要元件是电磁铁，原理是电流的磁效应，故 B 错误；洗衣机的主要部件是电动机，电动机的原理是通电导体在磁场中受力而运动，或者说通电线圈在磁场中受力转动，故 C 正确。 答案：C 题型解法：要知道通电导线在磁场中会受到力的作用，并且了解常见电器的工作原理。 第 4 节 电 动 机 -15- 答案： 设计性实验突破： 1.按下图所示组装器材 教材图片全解： ①通电导线在磁场中受力的作用 ②将接在电池正负极的导线对调 ③将蹄形磁铁上下翻转 ④通电线圈在磁场中受力转动 ⑤换向器 ⑥惯性 ⑦ 磁场或电流 ⑧垂直 ⑨磁场 ⑩电动机 第 4 节 电 动 机 -16- 1. 磁场对通电导线的作用 通电导线在磁场中要受到力的作用。力的方向与 ______ 和 __________ 的方向有关。 注意：（1）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；如果两者都变得相反，通电导线的受力方向不变。 （2）磁场越强，导线中的电流越大，通电导线在磁场中受到的力就越大。 -1- ▍课前预习/新知导引 20.4 电 动 机 2. 电动机的基本构造 （1）原理：___________________________________。 （2）构造：电动机由 _________（能够转动的线圈）和 ______（固定不动的磁体）两部分组成。 （3）换向器构造：如图所示，换向器由 两个铜半环 E、F 和两个电刷 A、B 组成。 （4）换向器的作用：每当线圈刚转过 ________ 时，自动改变通入线圈中的 ____________，使线圈连续转动。 （5）能量转化：____ 能转化为 _______ 能。 注意：影响电动机转动方向的因素为电流方向和磁场方向；影响电动机转速的因素有电流的大小和磁场的强弱。 -2- 20.4 电 动 机 20.4 电 动 机 -3- ■考点 1 磁场对通电导线的作用 1. 如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab 是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施不可行的是（ ） A． 将蹄形磁体的 N、S 极对调 B． 换用磁性强一些的蹄形磁体 C． 换用能提供较大电流的直流电源 D． 使用轻质金属棒，减小金属棒与 导轨之间的摩擦力 ▍考点集训/夯实基础 （第 1 题图） 2. 如图所示，闭合开关后，导体棒 ab 向右运动，说明磁场对通电导体有 ______ 的作用；若要使导体棒 ab 向左运动，正确的操作之一是 ___________ __________________。 -4- 20.4 电 动 机 （第 2 题图） ■考点 2 电动机的基本构造 3. 如图为电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（ ） A． 电动机是利用电流的磁效应的原理工作的 B． 电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能 C． 电动机的换向器是一个圆环 D． 仅改变磁场的方向可以改变线圈转动的方向 （第 3 题图） -5- 20.4 电 动 机 4. 如图为直流电动机模型，直流电动机的工作原理是 _________________。电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 ________来实现的。 -6- 20.4 电 动 机 （第 4 题图） 1. 电流方向 磁感线 2.（1）通电线圈在磁场中受力转动 （2）转子 定子 （4）平衡位置 电流方向 （5）电 机械 -11- 第二十章 电 与 磁 ▍课前预习/新知导引 20.4 电 动 机 第二十章 电 与 磁 -12- 1. A 提示：将 N、S 极对调后，金属棒在磁场中受到的力的方向发生变化，但力的大小不变，不能使金属棒运动。 2. 力 对调磁极（或对调电源正负极） 提示：当金属棒 ab 中有电流时，会运动，说明磁场对通电导体有力的作用；若要使导体棒 ab 向相反的方向运动，只需改变电流的方向或改变磁场的方向即可。 3. D 提示：电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的，故 A 错误；电动机工作过程中，消耗的电能大部分转化为机械能，有一部分电能转化成了内能，故 B 错误；换向器由两个铜半环和两个电刷组成，故 C 错误。 4. 通电线圈在磁场中受力转动 换向器 提示：电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力转动。换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时改变电流方向，使线圈的受力方向与转动方向一致，故可以让线圈持续转动下去。 ▍考点集训/夯实基础 $$