20.4电动机-2024-2025学年物理人教版九年级全一册

第4节 电动机 第二十章 电与磁 学习目标 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。 观察与思考 演示： 这其中的工作原理是什么呢？ 衔接：首先我们来欣赏几幅图片。(呈现顺序：上海、北京、广州、三亚) 夜幕降临，各种各样的灯被点量，整个城市变得灯火辉煌，灯之所以能亮是因为有电荷流过。 为什么电风扇、洗衣机、电动自行车通电后会转动起来? 这些用电器中安装着电动机，它能把电能转化为机械能。 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 一、磁场对通电导线的作用 回顾：还记得之前的实验中会有什么现象？说明了什么？ 磁体在磁场中受 到了力的作用 通电导线周围存在磁场 思考：通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？ 衔接：看来，正是因为有了电池的推动，加上导线的连通，才使电路中的电荷源源不断地定向移动。电荷的定向移动就会形成电流。如何理解呢？我们来看一段视频。 刚才实验中小灯泡亮了起来、小电动机转了起来都是因为电路中有了电流。 还记得上节课金属导电靠的是什么吗？（自由电子）那么我们接通电流之后，这些自由电子…… 通电导体在磁场中受力运动 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 实验过程及现象 （1）把金属棒放在磁场中，当闭合开关使金属棒通电时，看到的现象是金属棒________________。 由静止开始运动 （2）只改变金属棒中的电流方向，金属棒运动的方向与原来的运动方向______。 相反 （3）保持金属棒中的电流方向不变，改变磁场的方向，金属棒的运动方向与原来的运动方向______。 相反 （4）同时改变导线中的电流方向和磁场的方向，导线运动的方向与原来的运动方向______。 相同 实验结论 1.通电导线在磁场中会受到力的作用。 2.力的方向与电流方向及磁场方向有关。 3.当电流方向改变，或磁场方向改变时，导线的受力方向发生改变；当电流方向和磁场方向同时改变时，导线的受力方向不变。 N S I N S I N S I F F F a b a b a b 电流方向 b→a a→b a→b 磁场方向 向下 向下 向上 运动方向 向右 向左 向右 通电导体在磁场中受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系。电流越大，磁场越强，受力越大。 控制变量法 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体受力方向也发生了改变。 闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。 电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体受力方向发生了改变。 N I F 甲 S I 乙 F N S I F 丙 N S I 丁 F N S 磁场方向和电流方向都改变时，磁场中导体受力方向则不改变。 实验结论：通电导线在磁场中的受力方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。其一改变，受力方向改变；都改变，受力方向则不变。 通电导线在磁场中的受力方向 11 二、电动机的构造 思考：通电导线只能在磁场中往一个方向移动，而电动机是可以转动的，那么应该怎么办呢？ 通电线圈在磁场中转动 衔接：在明确了电流的方向后，同学们请回顾自己刚才组装好的几个电路，你们发现它们有什么共同之处吗？…… 如果拆掉电池换别的电池，小灯泡还会亮吗？--引出电源 线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。 通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。由于惯性，线圈还会继续转动。 线圈越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 设计思路：如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？ 将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，从而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，在另半周线圈将要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续持续转动下去。 如何使线圈持续地转动下去？ 14 通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。 两个铜半环 电刷 换向器 如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳、更有力了吗？ 实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。 换向器 15 转子：电动机中能转动的部分。(线圈、转轴) 定子：电动机中固定不动的部分。(磁极、外壳) 134页 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 换向器：由断开的两个铜半环组成，可以自动改变电流方向。 电刷：与铜半环接触，使电源和线圈组成闭合回路。 铜半环：自动改变线圈中电流方向（每半周改变一次）。 换向器：每当线圈越过平衡位置时，改变线圈中电流方向。 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 电流方向 a→b→c→d 受力方向 ab向上，cd向下 转动 顺时针 电流方向 受力方向 转动 无电流 不受力 依靠惯性转动 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 电流方向 受力方向 转动 电流方向 受力方向 转动 无电流 不受力 依靠惯性转动 d→c→b→a dc向上，ba向下 顺时针 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 直流电动机的工作过程 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 电动机应用 机床 电梯的结构 洗衣机 电动机：电能转化为机械能 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 扬声器是怎样发声的 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… 小结 电动机 磁场对通电导线的作用 磁场对通电导线有力的作用 电动机 基本构造：定子和转子 工作原理：通电线圈在磁场中受力而转动 能量转化：电能转化为机械能 与电流方向和磁场方向有关 衔接：同学们还记得之前的实验吗?（回答定向移动） 这种电荷的定向移动瞬间就结束了，实际生活中灯泡发光需要电荷不断地流过小灯泡。那么…… $$