16.4 安装直流电动机模型电动机（教学课件）-【上好课】九年级物理下册同步高效课堂（苏科版）

江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 下册 义务教育教科书 第十六章 电磁转换 琳琅满目的电动玩具散发着诱人的魅力 . 淘气的小鸭扑棱着翅膀； 调皮的小狗摇动着尾巴； 可爱的熊猫晃动着脑袋； 还有那奔驰的小汽车…… 你知道这些电动玩具为什么会动吗？ 从玩具世界到生活空间，处处都离不开电 . 那么，电是从哪里来的呢？ 说明 视频资源 免责声明 致老师、同学 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约100MB. 本ppt共有43张、4段视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. ①演示实验——《组装电动机步骤》 ②演示实验——《动手制作小电动机》 ③课堂总结——《直流电动机的工作原理》 ppt中的部分视频来源于媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 学习目标 1 会安装直流电动机模型；会对实践活动中出现的一些故障进行分析并能排除。 2 进一步了解直流电动机的构造和工作原理。 3 知道如何改变直流电动机的转向和转速。 第四节 安装直流电动机模型 安装直流电动机模型 第四节 安装直流电动机模型 一 一、安装直流电动机模型 直流电动机模型的主要部件有： ①蹄形磁体，②弧形铁片，③线圈，④转轴，⑤支架，⑥换向器，⑦电刷，⑧底座。 此外还有电源、滑动变阻器、开关、导线等。 器 材 一、安装直流电动机模型 1. 把线圈固定在转轴上。 2. 先将支架固定在底座上，然后将转轴安装 在支架上，注意使线圈和转轴能较好地转动. 3. 用螺钉把电刷（铜片）固定在底座上，同时使电刷与转轴上的换向器接触（注意：电刷与换向器间的压力要适当，以保证转轴能正常转动）。 4. 从固定电刷的两个螺钉上引出两根导线。 5. 分别把两个弧形铁片的一端用螺钉固定在底座上，另一端用磁体夹住。 组 装 一、安装直流电动机模型 实验与观察 3. 将蹄形磁体的两个磁极对调，改变线圈所在处的磁场方向，线圈的转动方向是否改变? 4. 移动滑动变阻器的滑片，改变通过线圈的电流大小，线圈转动的速度是否改变?怎样改变? 1. 把电动机、滑动变阻器、电源、开关串联起来，接通电路，观察线圈的转动情况. 2. 改变通过线圈的电流方向，线圈的转动方向是否改变? 一、安装直流电动机模型 交流与小结 1. 当通过直流电动机线圈的电流方向发生改变时，电动机转动的方向发生改变； 2. 将蹄形磁体的两个磁极对调，改变线圈所在处的磁场方向，电动机转动的方向发生改变； 3. 当通过直流电动机电流的大小发生变化时，电动机的转速发生改变。电流越大，转速越快。 当通过直流电动机的电流方向发生改变或线圈所处的磁场方向发生改变时，电动机转动的方向发生改变； 当通过直流电动机电流的大小发生变化或线圈所处的磁场强弱发生变化时，电动机转动的速度改变. 一、安装直流电动机模型 4. 故障原因与排除 实验过程中，遇到故障比较多的是通电后电动机不转动，故障原因与排除方法参考如下： （1）接触不良 将电动机和电灯串联在电路中，闭合开关后用手推动电动机的线圈转动，如果在转动过程中，电灯能够发光，则接触良好；如果电灯不能发光，一般都是由于接触不良引起的。 接触不良主要会出现在电刷和换向器之间。此时，只要将做成电刷的铜片弯曲一下，适当增加铜片的弯度即可。 一、安装直流电动机模型 （2）摩擦过大 若电刷和换向器之间接触过紧使接触处的摩擦过大，则通电时线圈不能转动，电能全部转化为内能，线圈的温度迅速升高，线圈可能被烧毁，此时应减小接触的紧密程度以减小摩擦。 （3）磁性过弱 如果接触良好，用手推动线圈后还不能转动，则不转的原因可能是磁体的磁性过弱，此时在原来的磁体上再增加一个磁体，或者换一个磁性更强的磁体，电动机就可以转动了。 一、安装直流电动机模型 （4）线圈处于平衡位置 当线圈处于平衡位置时，只要轻轻推一下线圈，线圈离开了平衡位置，电动机就可以持续转动。 此外，线圈内部断路、电源电压过低造成线圈中的电流过小，都可能使电动机不转，对应的解决办法分别是更换线圈、增大电源电压。 A．接触不良，形成开路，电路中没有电流，形不成通电导体，电动机始终不会工作，故A不符合题意； B．若是线圈两端的电压太低，即线圈中的电流很小，线圈所受的磁场力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故B不符合题意； 【例题1】小明将直流电动机模型接入电路，闭合开关后，发现电动机不工作，他用手轻轻地碰了一下线圈后，直流电动机模型开始正常转动，其原因可能是（ ） A．直流电动机的铜半环与电刷接触不良 B．电源电压太低 C．线圈刚好处于平衡位置 D．线圈中的电流太小 C 所以选C。 一、安装直流电动机模型 C．平衡位置时电动机的转子和定子形成了开路，导体中没有电流通过，磁场对其没有作用力，电动机不会转动，但是用手轻轻地碰了一下线圈后，线圈越过平衡位置，就会持续转动，故C符合题意； D．若是线圈中的电流太小，同样线圈所受的磁场力小于摩擦力时，即使我们轻推一下，电动机也不会转动，故D不符合题意。 【例题1】小明把安装完成的直流电动机模型接入如图所示的电路中，闭合开关并调节滑动变阻器，电动机正常转动，若要改变电动机转动方向，下列做法中无效的是（　　） A．只对调电源的正、负极 B．只对调磁体的N、S极 C．同时对调电源的正、负极和磁体的N、S极 D．导线①改接G、F点，导线②改接C、E点 C 一、安装直流电动机模型 A．电动机转动方向与电流方向和磁场方向有关，调换电流方向或磁场方向，电动机的转动方向会发生变化，所以只对调电源的正、负极，电路中电流方向发生变化，所以电动机的转动方向发生变化，故A不符合题意； B．只对调磁体的N、S极，磁场方向发生变化，所以电动机的转动方向发生变化，故B不符合题意； C．同时对调电源的正、负极和磁体的N、S极，电动机的转动方向不会发生变化，故C符合题意； D．导线①改接G、F点，导线②改接C、E点，电动机中的电流方向发生变化，可以改变电动机的转动方向，故D不符合题意。 所以选C。 一、安装直流电动机模型 自己动手制作小电动机 二 第四节 安装直流电动机模型 二、自己动手制作小电动机 1. 实验器材 二、自己动手制作小电动机 2. 线圈的制作 将粗漆包线制成一个线圈，把一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周。 二、自己动手制作小电动机 3. 器材的组装 如图所示，将线圈的两端放在羊眼钉上，在线圈的下方置于圆形强磁铁，然后接在电源上，这样就制成了一个小小的电动机。 通电后，看看线圈能否转动？ 二、自己动手制作小电动机 视频演示——《动手制作小电动机》 二、自己动手制作小电动机 实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。 把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？ 想一想 二、自己动手制作小电动机 将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，是保证给线圈适时供电或停电。 这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。 4. 自制电动机工作原理 二、自己动手制作小电动机 【例题1】小明和小华分别用如图所示的装置研究简易电动机的工作情况，小明将线圈两端的漆全部刮掉，小华只将一端的漆全刮掉，另一端刮掉一半，闭合开关后（有电流通过灯丝，灯泡就发光），能够使线圈连续转动的是________（小明/小华）的做法，灯泡会时亮时灭的是________（小明/小华）的做法。 小华 小明将线圈的引线两端的漆全部刮完，则线圈快越过平衡位置后，受到相反的力，故不能持续转动，只能看到线圈左右摆动，由于电流是持续的，故灯泡连续发光；小华将线圈引线一端的漆皮完全刮掉，另外一端只刮一部分，这样就保证了线圈越过平衡位置后断电，线圈由于惯性会接着运动，故小华可以看到线圈持续转动，但是电流时有时无的，故是灯时亮时灭。 二、自己动手制作小电动机 小华 【例题2】如图所示，小明用漆包线绕成线圈ABCD，做成电动机模型，通电后能让线圈在磁场中持续转动的方法是（　　） A．将线圈两端的漆全部刮去 B．将线圈一端的漆全部刮去，另一端的漆不刮 C．将线圈两端的漆各刮去一半，两端刮去的漆在同侧 D．将线圈两端的漆各刮去一半，两端刮去的漆在异侧 C 没有换向器，不能改变线圈中的电流方向，就不能改变线圈的受力方向，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至图示位置、不能持续转动，要想让线圈持续转动，需增加换向器，即将将线圈两端的漆各刮去一半，两端刮去的漆在同侧，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故C正确。 故选C。 二、自己动手制作小电动机 生活·物理·社会 我国电动交通工具发展迅速，出现了新型有轨电车、电动自行车、电动汽车、高速列车，等等。这些交通工具都是利用电动机提供动力的，它们效率高、噪声小、无废气排放、无油污，是绿色环保型的交通工具。电动交通工具的诞生，为现代城市交通的发展作出了巨大贡献。 用电力驱动的交通工具 课堂总结 三 第四节 安装直流电动机模型 课堂总结（1） 实验器材 电动机的 转向与转速 安装直流电动机模型 ①蹄形磁体，②弧形铁片，③线圈，④转轴， ⑤支架，⑥换向器，⑦电刷，⑧底座。 还有电源、滑动变阻器、开关、导线等。 ①电动机的转向：通过直流电动机线圈的电流方向发生改变；线圈所在处的磁场方向发生改变。则电动机转动的方向发生改变。 ②电动机的转速：通过电动机电流的大小发生变化时，电动机的转速发生改变。电流越大，转速越快。 电动机不转动的原因 ①电刷与换向器之间太松，接触不良； ②电刷与换向器之间太紧；线圈转子与 定子之间的间隙太小；摩擦力太大； ③线圈处于平衡位置； ④电路中电流太小；磁体的磁性太弱. 视频讲解——《直流电动机的工作原理（完整版）》 课堂总结（2） 实践与练习 四 第四节 安装直流电动机模型 实践与练习 1. 试说明直流电动机的工作原理。 直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。由于电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，在制作直流电动机时安装了换向器，当线圈转过平衡位置时及时改变线圈中电流的方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈能够保证持续转动。 实践与练习 在确定电路连接完好的前提下，如果电动机模型不转动，先轻轻地推一下转子，如果还是不转，可以先检查电刷与换向器是否接触良好，看一看电刷(铜片)是不是只与换向器铜质半圆环中的一个接触，并且是否接触良好。如果接触不良，可以把电刷(铜片)再弯曲一下，以增加它的弹性。如果是电刷同时接触换向器的同一个铜质半圆环，这时只要把电刷的位置调整好就行了。若要判断磁体的磁性是否太弱，可以在原磁体上再加一个磁体，若加上另一个磁体后，电动机转动起来了，则说明原磁体磁性太弱了，这时可以更换一个磁性较强的磁体. 2. 某直流电动机模型不能正常运转，小明认为可能是磁体的磁性太弱或者是换向器与电刷接触不良造成的。试说明他应该如何排除这些故障. 综合提升训练 五 第四节 安装直流电动机模型 综合提升训练 1. 小明同学用如图所示的装置研究通电线圈在磁场中将如何运动的实验，闭合开关，下列关于此实验说法正确的是（　　） B A．根据此装置的原理制成了发电机 B．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈受平衡力作用 C．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈中无电流，ab边和cd边将不受力的作用 D．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈由于惯性会越过平衡位置持续转动 综合提升训练 A．电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用，根据此装置的原理制成了电动机，故A错误； B．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈受到大小相等、方向相反、作用在同一线圈上，在同一条直线的两个平衡力，故B正确； C．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈中有电流，ab边受到力的方向向上，cd边受到力的方向向下，故C错误； D．当线圈由图示位置顺时针转动90°时，线圈由于惯性会越过平衡位置，此刻ab、cd段导线受到的磁场力使线圈反方向转动，回到平衡位置，故D错误。 故选B。 综合提升训练 2. 如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。 ①按他们这种方法刮漆，线圈在平衡位置附近时会___________________（选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够__________________； ②可以通过改变______方向，改变线圈的转动方向（填一种方法）. ③如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可能是______。 切断线圈中的电流 依靠惯性持续转动 电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置附近. 电流或磁体磁极 综合提升训练 （1）将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮上半周的作用是当线圈刚转过平衡位置时，切断电流，依靠线圈的惯性转动下半周，从而保证了线圈持续的转动下去。 （2）要改变线圈的转动方向，就要改变线圈的受力方向，而线圈的受力方向由磁场方向和电流方向来决定，因此可改变磁场方向或电流方向来改变线圈的转动方向。 （3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，线圈不能连续转动，可排除无电流的情况，可能是电流太弱、磁场太弱或开始线圈处在平衡位置附近等，可进行有针对性的尝试，包括换新电池使电流增大，换较强的磁场，或用手助推半周线圈使其转过不通电的位置。 综合提升训练 3. 研究电动机的工作过程。 （1）电动机的工作原理是磁场对 _____有力的作用。甲图中，线圈左右两边框ab、cd的受力方向相反，其原因是 _______________； （2）乙图中的线圈可以持续转动，是因为它加装了 _______，该装置能在线圈 _______（选填“刚转到”、“即将转到”或“刚转过”）平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向； 电流 电流方向相反 换向器 刚转过 （3）丙图中用漆包线绕成矩形线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，闭合开关，可观察到线圈在磁场中_____（选填“能”或“不能”）沿某一方向持续转动，图中线圈 _____（选填“处于”或“不处于”）平衡位置。 不能 处于 综合提升训练 （1）由于通电导体在磁场中受到力的作用，所以有电流通过的线圈在磁场中能够转动。由于ab、cd通过的电流方向相反，而它们所受的磁场方向相同，所以所受的磁场的作用力相反。 （2）图乙中，线圈通过平衡位置后， 两边框通过的电流方向、磁场方向不变，则两者所受的力的方向与原来的相反，那么力的作用与线圈的转动方向相反，线圈不能连续转动。所以加装了换向器，让线圈刚转过平衡位置便改变电流的方向，保证线圈所受的力让其连续转动。 （3）图丙中，线圈中所受的电流方向不变、磁场方向保持不变，线圈转过平衡位置后，线圈所受的力与转动方向相反，不能沿某方向持续转动。线圈在图丙位置时，受到磁场的作用力一个向上，一个向下，且大小相等，是一对平衡力，所以线圈处于平衡位置。 综合提升训练 4. 为了探究电动机为什么会转动，小明制作了一台简易电动机，如图。他用回形针做成两个支架，分别与电池的两极相连，用漆包线绕一个矩形线网，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下线圈，线圈就会不停地转动起来。 ①通电线圈在磁场中受到_______的作用会转动； ②要想改变线圈的转动方向，可采用的措施是： _________ 、________(写出两点)； ③开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是：_______________；(写出一点) ④要使实验装置能调节电动机转速，还需要增加一个主要器材是：______。 力 改变电流方向 磁场方向 滑动变阻器 线圈中没有电流 电能 综合提升训练 ①力可以改变物体的运动状态，通电线圈在磁场中受到力的的作用会转动； ②通电线圈在磁场中受力的方向与电流的方向和磁场方向有关，想要改变运动方向，则改变线圈在磁场中的受力方向，也就是应分别改变电流方向和磁场方向； ③线圈不转说明线圈可能不受磁场力，因线圈另一端只刮去半周漆皮，所以可能是线圈中没有电流；或是接线柱接触不良；因线圈和转轴之间有阻力存在，故还有可能就是线圈受力，但磁场力较小，无法带动线圈，导致这种现象的原因有：磁铁的磁性不强、线圈的匝数太少，电池电压不够导致电流较小等. ④要想控制线圈的转速，可以控制电流的大小，故可以接入滑动变阻器. 综合提升训练 5. 下图为直流电动机的两个不同时刻的工作原理图，下列分析不正确的是（　　） A．导线ab中的电流在这两个时刻方向不同，受到的磁场力方向也不同 B．甲乙两图中的线圈再转动90度角，都能到达平衡位置 C．由上往下看，线圈中电流均为顺时针方向 D．如果电动机持续转动，则电动机内外流的都是直流电 D 综合提升训练 A．由图知，导线ab在这两个时刻电流方向不同，由于磁场方向不变，所以两次导线ab的受力方向不同；A正确. B．平衡位置是指线圈平面与磁感线垂直的位置，图中磁感线水平，故甲乙两图中的线圈再转动90度，都能到达平衡位置；B正确. C．电源左侧为正极，从上往下看，线圈中电流都是顺时针方向，C正确. D．电动机持续转动，是因为换向器每当转过平衡位置就会改变线圈中电流的方向，即电动机线圈外是直流电，线圈内是交流电，故D错误。 故选D。 综合提升训练 6. 如图所示是小明自制的简易电动机示意图矩形线圈由一根漆包线绕制而成，漆包线的两端分别从线圈的一组对边的中间位置引出，并作为线圈的转轴将线圈架在两个金属支架之间，线圈平面位于竖直面内永磁铁置于线圈下方，为了使电池与两金属支架连接后线圈能连续转动起来，他应将（　　） A．左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉 B．左、右转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉 C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉 D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉 A 综合提升训练 A．当将左、右转轴下侧的绝缘漆都刮掉（或左转轴上下两侧的绝缘漆都刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉），通电后在一个半周内受到磁场的力的作用而转动，另一个半周没有电流通过，不受磁场力的作用，利用惯性转动，这样才能使线圈在磁场中持续转动下去，故A正确； B．如果两端的漆皮都刮掉，线圈每转过半圈，受力方向发生变化，会来回摆动，故B错误； C．左转轴上侧的绝缘漆刮掉，右转轴下侧的绝缘漆刮掉，左右转轴不能同时接通电源，始终无法形成闭合回路，电路中无电流，不会转动，故C错误； D．仅将一个转轴上的绝缘漆全部刮掉，另一端为绝缘体，电路中无电流，不会转动，故D错误。 故选A。 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 Lavf58.45.100 $$