14.5磁场对通电导线的作用力+14.6直流电动机（课件）2024-2025学年-北师大版物理九年级上册

第五节 磁场对通电导线的作用力 第六节 直流电动机 知识点 磁场对通电导线的作用 1 1. 实验过程 按图1装置连接电路。 (1)闭合开关，观察到通电导体棒在 磁场中受力而运动。 (2)改变磁场方向或电流方向，或同时改变磁场方向和电流方向，观察通电导体的运动方向是否改变。 (3)改变电流的大小和磁场的强弱，观察导体棒运动速度是否改变(受力的大小是否改变)。 课堂新授 2. 实验结论 通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向与磁场方向和电流方向有关，受力大小与电流大小和磁场强弱有关。 3. 能量转化 将电能转化为机械能。 课堂新授 关联思考 在磁场中通电导线为什么会受到力的作用？ 关联结果 将通电导线置于磁场中，由于通电导线周围存在磁场，磁场与通电导线中电流产生的磁场发生相互作用，故磁场会对通电导线产生力的作用。 课堂新授 例 1 [兴化三模] 在探究“磁场对通电导体的作用”的实验中，小明设计了如图2所示的电路，导体棒ab用绝缘细线悬挂在蹄形磁体的两极之间。 课堂新授 解题秘方：通电导体在磁场中受力，受力方向与磁场方向和电流方向两个因素有关，只改变其中一个因素，可以改变运动方向，同时改变两个因素，运动方向不会改变。 课堂新授 (1)磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质是______ (填“磁场”或“磁感线”)。 (2)闭合开关前，导体棒ab静止，闭合开关后，导体棒ab向右运动，说明磁场对__________有力的作用。 磁场 通电导体 课堂新授 (3)断开开关，将图中磁体的N、S极对调，再闭合开关，会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向_____，说明通电导体在磁场中的受力方向与_________有关。 相反 磁场方向 解析：断开开关，将图中磁体的N、S极对调，磁场方向改变，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向相反，向左运动，这说明通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向有关。 课堂新授 (4)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向_____，说明通电导体在磁场中的受力方向与_________有关。 相反 解析：断开开关，将图中电源的正、负极对调，电流的方向发生改变，再闭合开关，会发现导体棒ab的运动方向与对调前的运动方向相反，这说明通电导体在磁场中的受力方向与电流方向有关。 电流方向 课堂新授 (5)如果同时改变磁场方向和电流方向，______(填“能”或“不能”)确定受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。 不能 课堂新授 1. [中考· 无锡]用图中装置探究磁场对通电直导线的作用，给铝棒AB通电，观察到AB向右运动，要使AB通电后向左运动，下列做法中可行的是(　　) A. 仅换用磁性更强的磁体 B. 仅增加AB中的电流大小 C. 仅将磁体的N、S极对调 D. 仅将铝棒AB换成铜棒 C 课堂新授 知识点 左手定则 2 1. 内容 伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向。这时，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。 2. 应用 利用左手定则可以判断磁感线方向、电流方向、通电导线受磁场力的方向，三个方向中知道其中两个，可判断出另外一个的方向。 课堂新授 知识链接 电磁学中，右手螺旋定则判断的主要是与电有关的方向，如果是和力有关的则用左手定则，即关于力用左手，关于电用右手，记忆口诀：左手力，右手电，手心迎着磁感线。 课堂新授 在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。如图3所示，表示直导体在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直的水平向左的磁场力F。 例 2 课堂新授 下列四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是( ) 课堂新授 解析：由图3可知，用左手定则判定时，可以让磁感线垂直穿入掌心，四指指向电流方向，大拇指指向即为力的方向。由此可知：A 中力向下，B 中力向右，C 中力向左，D 中力向右。 答案：C 课堂新授 2. 如图，开关S闭合后，根据通电导体ab的电流方向、受到磁场力F的方向，在图中标出磁体的N 极和S 极。 解：如图所示。 课堂新授 知识点 直流电动机 动圈式扬声器 3 1. 磁场中的通电线圈 如图4甲所示，把一个线圈放入磁场中，接通电源后，发现该通电线圈转动起来，但转到图乙所示的位置时，线圈转动 几下后保持静止。要使线圈能 持续转动，需要解决的问题是 如何让线圈中电流变为跟原来反向。 课堂新授 深度思考 (1)线圈在图甲所示位置时转动的原因是什么？ (2)线圈在图乙所示位置静止的原因是什么？ 课堂新授 深度理解 (1)线圈在图4甲所示位置时转动的原因：导线ab受力方向竖直向上，导线cd受力方向竖直向下，这两个力大小相等，且作用在同一物体上，但力的作用线不在同一直线上，不属于一对平衡力，因此线圈发生转动。 (2)线圈在图4乙所示位置静止的原因：当线圈转动到图乙所示位置时，线圈的ab边和cd边受到的力属于一对平衡力，因此线圈保持静止。 课堂新授 2. 电动机 (1)原理：通电导体在磁场中受力而运动。 (2)结构：转子、定子、换向器。 (3)换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动。 课堂新授 (4)能量转化：电能转化为机械能。 (5)改变线圈转动方向的方法：改变线圈中的电流方向或改变磁场方向，使之与原方向相反。 (6)改变线圈转速的方法：改变电流的大小或改变磁场的强弱。 课堂新授 3. 扬声器的工作原理 通电线圈在磁场中受力而振动。 如图5，扬声器的音圈中通入的是携带声音信息的大小和方向都变化的交变电流，因而音圈 便会在磁场中受到大小和方向随电流 变化的力而振动，音圈的振动会带动 纸盆振动，产生声音，将电流信号变 成声音信号。 课堂新授 [中考·安徽]如图6为直流电动机的工作原理图。线圈abcd处于向右的磁场中，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；A和B是电刷，它们分别 跟两个半环接触，使电源和线圈 组成闭合电路。 例 3 课堂新授 在图示位置，电流沿dcba流过线圈，dc边受到磁场的作用力向下，则(　　) A. 线圈在图示位置时，ab边受到磁场的作用力向下 B. 线圈由图示位置转过180 °时，电流沿dcba流过线圈 C. 线圈由图示位置转过180 °时，dc边受到磁场的作用力向下 D. 线圈由图示位置转过180 °时，ab边受到磁场的作用力向下 课堂新授 解题秘方：明确换向器的作用，知道通电导体在磁场中的受力方向与磁场方向和电流方向有关是解题的关键。 课堂新授 解析：dc和ab边中电流方向相反，dc边受到磁场的作用力向下，所以ab边受到磁场的作用力向上，A错误。线圈由图示位置转过180°时，换向器F和与电源负极相连的电刷B相连，故电流沿abcd流过线圈，ab和dc边中电流的方向相反，则受力方向改变，故dc边受到磁场的作用力向上，ab边受到磁场的作用力向下，B、C错误，D正确。 答案：D 课堂新授 3. [安庆二模] 如图为直流电动机的基本构造示意图，闭合开关，线圈沿顺时针转动， 现要使线圈沿逆时针转动，下列方法中可行的是(　　) A. 对调电源正、负极 B. 增加电源电压 C. 换用磁性更强的磁体 D. 对换磁极同时改变电流方向 A 课堂新授 磁场对通电导线的作用力 直流电动机 电动机 应用 磁场对通电 导线的作用 其他应用 结构 能量转化 换向器 归纳总结 $$