专题三十四 直流电机的基本工作原理（专项练习） -河南省对口招生《电压与变压器》（第5版）(高教社）专题复习讲练测

专题三十四 直流电机的基本工作原理 一、填空题 1.直流发电机中，感应电动势的计算公式为e=___________，其中B代表___________。 2.右手定则中，拇指指向___________，四指指向___________。 3.直流电机的电枢由___________、___________和换向器组成。 4.直流电动机中，电磁力的计算公式为F=___________，其方向由___________判断。 5.直流发电机中，___________的作用是将线圈中交变的电流转换为外电路中方向恒定的电流。 6.当直流电机的电枢线圈处于___________时，感应电动势或电磁力为零。 7.为使直流发电机输出电动势更稳定，需增加___________和___________的数量。 8.直流电机的可逆性是指同一电机可作为___________和___________运行。 9.直流电动机中，___________的作用是连接旋转的换向器与固定的外电路。 10.当直流发电机每个磁极范围内的导体数目大于___________时，电动势波动程度可小于1%。 二、判断题 1.直流发电机的感应电动势大小与导体的电阻有关。（ ） 2.左手定则中，磁感线应垂直穿出掌心。（ ） 3.换向器可同时保证直流电机输出电流的方向和大小恒定。（ ） 4.直流电动机的电磁力方向与电流方向无关。（ ） 5.电枢铁心的主要作用是产生感应电动势。（ ） 6.直流电机的可逆性意味着发电机和电动机的电流方向相同。（ ） 7.物理中性面处，直流发电机的感应电动势为零。（ ） 8.增加换向片数量可使直流电动机的转矩更稳定。（ ） 9.直流发电机中，电刷的位置不影响输出电动势的方向。（ ） 10.电磁力定律是直流发电机工作的理论基础。（ ） 三、选择题 1.直流发电机中，感应电动势的方向由（ ）决定。 A.磁场方向和导体运动方向 B.导体电阻和长度 C.磁场强度和电流大小 D.线圈匝数和转速 2.下列不属于直流电机电枢组成部分的是（ ） A.电枢铁心 B.线圈 C.换向器 D.磁极 3.直流电动机中，若磁感应强度减小为原来的1/2，其他条件不变，电磁力将（ ） A.增大为原来的2倍 B.减小为原来的1/2 C.不变 D.增大为原来的4倍 4.右手定则的操作中，磁感线的方向是（ ） A.平行于手心 B.垂直穿入手心 C.垂直穿出掌心 D.沿拇指方向 5.直流发电机输出电动势脉动程度减小的主要原因是（ ） A.减小线圈匝数 B.增加换向片数量 C.降低旋转速度 D.减弱磁场强度 6.直流电机中，换向器的材料通常是（ ） A.绝缘塑料 B.半圆铜片 C.硅钢片 D.铸铁 7.直流电动机线圈处于物理中性面时，转矩为零的原因是（ ） A.线圈中无电流 B.磁感应强度为零 C.电流方向相反 D.受力平衡 8.下列体现直流电机可逆性的是（ ） A.发电机只能发电 B.电动机可被拖动发电 C.两者结构不同 D.电流方向固定 9.直流发电机中，电枢铁心采用硅钢片叠压的目的是（ ） A.增强导电性 B.减少涡流损耗 C.降低成本 D.便于安装线圈 10.电磁力公式F=BIL中，L代表（ ） A.导体总长 B.导体有效切割长度 C.线圈匝数 D.磁场宽度 11.直流电动机中，电刷的作用是（ ） A.产生磁场 B.固定电枢 C.连接外电路与换向器 D.改变磁场方向 12.直流发电机中，单线圈输出的电动势波形是（ ） A.恒定直流 B.脉动直流 C.正弦交流 D.方波 13.左手定则中，四指指向（ ） A.磁场方向 B.导体运动方向 C.电流方向 D.受力方向 14.为使直流电动机获得恒定转矩，应（ ） A.减少线圈数量 B.增加换向片数量 C.降低电源电压 D.减弱磁场 15.直流电机可逆性的核心是（ ） A.结构不同 B.电流方向可变 C.磁场方向不同 D.转速不同 16.直流发电机中，感应电动势为零时，线圈处于（ ） A.N极下 B.S极下 C.物理中性面 D.任意位置 17.下列关于换向器的说法正确的是（ ） A.由整块金属制成 B.与电枢一起旋转 C.不影响电流方向 D.仅用于发电机 18.直流电动机的电磁力方向与（ ）无关 A.磁场方向 B.电流方向 C.导体长度 D.电流大小 19.直流发电机中，每个磁极范围内导体数越多，电动势（ ） A.越大 B.越小 C.脉动越小 D.方向越易变 20.直流电机中，电枢旋转时，线圈边交替切割（ ） A.同一磁极磁通 B.N极和S极磁通 C.恒定磁通 D.零磁通 21.右手定则与左手定则的主要区别是（ ） A.手的姿势不同 B.适用场景不同 C.磁感线方向不同 D.导体运动方向不同 22.直流电动机中，电源通过（ ）向线圈供电 A.磁极 B.电枢铁心 C.电刷和换向器 D.线圈自身 23.直流发电机的输出电流方向由（ ）保证恒定 A.磁极 B.换向器 C.线圈匝数 D.旋转速度 24.当直流电机作为电动机运行时，能量转换是（ ） A.机械能→电能 B.电能→机械能 C.热能→电能 D.电能→热能 25.直流发电机中，电刷安装在（ ） A.磁极中心线上 B.物理中性面上 C.线圈两端 D.电枢铁心上 四、简答题 1.简述直流电机可逆性的原理及实际应用。 2.说明换向器在直流发电机和电动机中的共同作用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题三十四 直流电机的基本工作原理 一、填空题 1.直流发电机中，感应电动势的计算公式为e=___________，其中B代表___________。 答案：BLv；磁感应强度 解析：该公式描述导体垂直切割磁感线时的感应电动势，B为磁场的磁感应强度，单位是特斯拉，是影响电动势大小的关键参数之一。 2.右手定则中，拇指指向___________，四指指向___________。 答案：导体运动方向；感应电动势方向 解析：右手定则用于判断发电机中感应电动势方向，操作时磁感线垂直穿手心，拇指与四指的指向分别对应导体运动方向和电动势方向。 3.直流电机的电枢由___________、___________和换向器组成。 答案：电枢铁心；线圈 解析：电枢是直流电机的旋转部分，电枢铁心优化磁通分布，线圈用于产生电动势或受力，三者协同实现能量转换。 4.直流电动机中，电磁力的计算公式为F=___________，其方向由___________判断。 答案：BIL；左手定则 解析：电磁力与磁感应强度、电流、导体长度成正比，左手定则通过磁感线、电流方向确定受力方向，是电动机运行的核心规律。 5.直流发电机中，___________的作用是将线圈中交变的电流转换为外电路中方向恒定的电流。 答案：换向器 解析：换向器由半圆铜片组成，随电枢旋转时自动改变线圈电流方向，确保电刷输出电流方向不变。 6.当直流电机的电枢线圈处于___________时，感应电动势或电磁力为零。 答案：物理中性面 解析：物理中性面处磁场方向与线圈边平行，导体不切割磁感线，故电动势为零；此时磁感应强度为零，电磁力也为零。 7.为使直流发电机输出电动势更稳定，需增加___________和___________的数量。 答案：线圈；换向片 解析：多线圈的电动势叠加可抵消脉动，换向片数量增加能配合线圈实现更平滑的电流转换，使输出更稳定。 8.直流电机的可逆性是指同一电机可作为___________和___________运行。 答案：发电机；电动机 解析：外界拖动旋转时为发电机（机械能转电能），通直流电时为电动机（电能转机械能），体现结构的通用性。 9.直流电动机中，___________的作用是连接旋转的换向器与固定的外电路。 答案：电刷 解析：电刷与换向片滑动接触，将外电路的直流电导入线圈，或导出线圈产生的电流，是电流传递的关键部件。 10.当直流发电机每个磁极范围内的导体数目大于___________时，电动势波动程度可小于1%。 答案：8 解析：实践表明，导体数量足够多时，各线圈电动势叠加后波动极小，可视为恒定直流电动势，满足实际应用需求。 二、判断题 1.直流发电机的感应电动势大小与导体的电阻有关。（ ） 答案：错误 解析：感应电动势由e=BLv决定，与磁感应强度、导体长度、运动速度相关，与导体电阻无关。 2.左手定则中，磁感线应垂直穿出掌心。（ ） 答案：错误 解析：左手定则要求磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，拇指指向受力方向，这是判断电动机受力的标准操作。 3.换向器可同时保证直流电机输出电流的方向和大小恒定。（ ） 答案：错误 解析：换向器仅保证电流方向恒定，单线圈电机的电流大小仍会脉动，需增加线圈数减小波动。 4.直流电动机的电磁力方向与电流方向无关。（ ） 答案：错误 解析：电磁力方向由电流方向和磁场方向共同决定，电流方向改变时，受力方向也会反向。 5.电枢铁心的主要作用是产生感应电动势。（ ） 答案：错误 解析：电枢铁心的作用是使极掌处磁通均匀分布，为线圈切割磁感线提供稳定磁场，并非直接产生电动势。 6.直流电机的可逆性意味着发电机和电动机的电流方向相同。（ ） 答案：错误 解析：可逆性指同一结构可转换运行状态，但发电机与电动机的电流方向相反，这是能量转换方向不同的体现。 7.物理中性面处，直流发电机的感应电动势为零。（ ） 答案：正确 解析：物理中性面处线圈边与磁场平行，不切割磁感线，故感应电动势为零，这是电机运行中的特殊位置。 8.增加换向片数量可使直流电动机的转矩更稳定。（ ） 答案：正确 解析：多换向片配合多线圈，可使不同线圈的转矩叠加，抵消脉动，当每极换向片超8片时，转矩接近恒定。 9.直流发电机中，电刷的位置不影响输出电动势的方向。（ ） 答案：错误 解析：电刷需安装在两磁极中心线上，才能确保输出电动势方向恒定，位置偏移会导致方向变化。 10.电磁力定律是直流发电机工作的理论基础。（ ） 答案：错误 解析：直流发电机基于电磁感应定律，将机械能转电能；电磁力定律是直流电动机的理论基础。 三、选择题 1.直流发电机中，感应电动势的方向由（ ）决定。 A.磁场方向和导体运动方向 B.导体电阻和长度 C.磁场强度和电流大小 D.线圈匝数和转速 答案：A 解析：感应电动势方向需用右手定则判断，取决于磁场方向（磁感线方向）和导体运动方向，两者共同决定电动势的指向。 2.下列不属于直流电机电枢组成部分的是（ ） A.电枢铁心 B.线圈 C.换向器 D.磁极 答案：D 解析：电枢包括电枢铁心、线圈和换向器，是旋转部分；磁极是固定的，用于产生磁场，不属于电枢。 3.直流电动机中，若磁感应强度减小为原来的1/2，其他条件不变，电磁力将（ ） A.增大为原来的2倍 B.减小为原来的1/2 C.不变 D.增大为原来的4倍 答案：B 解析：电磁力F=BIL，与磁感应强度成正比，B减半则F减半，直接影响电动机的转矩输出。 4.右手定则的操作中，磁感线的方向是（ ） A.平行于手心 B.垂直穿入手心 C.垂直穿出掌心 D.沿拇指方向 答案：B 解析：右手定则规定磁感线需垂直穿入手心，这是准确判断感应电动势方向的前提，确保四指指向与电动势方向一致。 5.直流发电机输出电动势脉动程度减小的主要原因是（ ） A.减小线圈匝数 B.增加换向片数量 C.降低旋转速度 D.减弱磁场强度 答案：B 解析：增加换向片和线圈数量，可使不同线圈的电动势叠加，相互抵消波动，显著减小脉动程度。 6.直流电机中，换向器的材料通常是（ ） A.绝缘塑料 B.半圆铜片 C.硅钢片 D.铸铁 答案：B 解析：换向器由相互绝缘的半圆铜片组成，铜的导电性好，能有效传递电流，同时通过旋转实现电流换向。 7.直流电动机线圈处于物理中性面时，转矩为零的原因是（ ） A.线圈中无电流 B.磁感应强度为零 C.电流方向相反 D.受力平衡 答案：B 解析：物理中性面处磁场方向与线圈边平行，磁感应强度B=0，根据F=BIL，电磁力为零，故转矩为零。 8.下列体现直流电机可逆性的是（ ） A.发电机只能发电 B.电动机可被拖动发电 C.两者结构不同 D.电流方向固定 答案：B 解析：可逆性指电动机在外界拖动下可作为发电机运行，将机械能转为电能，体现同一结构的双向功能。 9.直流发电机中，电枢铁心采用硅钢片叠压的目的是（ ） A.增强导电性 B.减少涡流损耗 C.降低成本 D.便于安装线圈 答案：B 解析：硅钢片绝缘性好，可抑制涡流产生的热量，减少能量损耗，提高发电机效率，这是电机铁心的通用设计。 10.电磁力公式F=BIL中，L代表（ ） A.导体总长 B.导体有效切割长度 C.线圈匝数 D.磁场宽度 答案：B 解析：L是导体在磁场中垂直于磁场方向的有效长度，即实际参与切割磁感线或受力的长度，直接影响电磁力大小。 11.直流电动机中，电刷的作用是（ ） A.产生磁场 B.固定电枢 C.连接外电路与换向器 D.改变磁场方向 答案：C 解析：电刷与旋转的换向器滑动接触，将外电路的直流电导入线圈，是电流传递的桥梁，确保电机持续运行。 12.直流发电机中，单线圈输出的电动势波形是（ ） A.恒定直流 B.脉动直流 C.正弦交流 D.方波 答案：B 解析：单线圈旋转时，电动势大小随位置在0与最大值间变化，方向因换向器保持恒定，故为脉动直流。 13.左手定则中，四指指向（ ） A.磁场方向 B.导体运动方向 C.电流方向 D.受力方向 答案：C 解析：左手定则中，四指指向电流方向，拇指指向受力方向，磁感线穿手心，三者共同用于判断电动机线圈受力。 14.为使直流电动机获得恒定转矩，应（ ） A.减少线圈数量 B.增加换向片数量 C.降低电源电压 D.减弱磁场 答案：B 解析：增加换向片和线圈数量，可使各线圈的转矩叠加，抵消脉动，当每极换向片超8片时，转矩接近恒定。 15.直流电机可逆性的核心是（ ） A.结构不同 B.电流方向可变 C.磁场方向不同 D.转速不同 答案：B 解析：发电机与电动机的电流方向相反，这是两者运行状态转换的核心差异，体现同一结构的双向能量转换能力。 16.直流发电机中，感应电动势为零时，线圈处于（ ） A.N极下 B.S极下 C.物理中性面 D.任意位置 答案：C 解析：物理中性面处线圈边不切割磁感线，感应电动势为零，这是电机运行中的特殊位置，与磁极位置无关。 17.下列关于换向器的说法正确的是（ ） A.由整块金属制成 B.与电枢一起旋转 C.不影响电流方向 D.仅用于发电机 答案：B 解析：换向器由半圆铜片组成，随电枢旋转，通过与电刷接触改变线圈电流方向，在发电机和电动机中均起作用。 18.直流电动机的电磁力方向与（ ）无关 A.磁场方向 B.电流方向 C.导体长度 D.电流大小 答案：C 解析：电磁力方向由磁场方向和电流方向决定，导体长度影响力的大小，不改变方向。 19.直流发电机中，每个磁极范围内导体数越多，电动势（ ） A.越大 B.越小 C.脉动越小 D.方向越易变 答案：C 解析：多导体的电动势叠加可抵消波动，导体数越多，叠加效果越好，电动势脉动程度越小。 20.直流电机中，电枢旋转时，线圈边交替切割（ ） A.同一磁极磁通 B.N极和S极磁通 C.恒定磁通 D.零磁通 答案：B 解析：电枢旋转时，线圈边交替进入N极和S极磁场，切割不同极性的磁通，导致电动势方向周期性变化，需换向器矫正。 21.右手定则与左手定则的主要区别是（ ） A.手的姿势不同 B.适用场景不同 C.磁感线方向不同 D.导体运动方向不同 答案：B 解析：右手定则用于发电机（电磁感应），左手定则用于电动机（电磁力），适用场景不同，操作逻辑也因原理不同而有差异。 22.直流电动机中，电源通过（ ）向线圈供电 A.磁极 B.电枢铁心 C.电刷和换向器 D.线圈自身 答案：C 解析：电源正极经电刷、换向器连接线圈，电流通过线圈后经另一换向器、电刷回到负极，形成闭合回路。 23.直流发电机的输出电流方向由（ ）保证恒定 A.磁极 B.换向器 C.线圈匝数 D.旋转速度 答案：B 解析：换向器随电枢旋转，自动改变线圈电流方向，使外电路电流方向保持恒定，是直流输出的关键。 24.当直流电机作为电动机运行时，能量转换是（ ） A.机械能→电能 B.电能→机械能 C.热能→电能 D.电能→热能 答案：B 解析：电动机接入直流电源，通过电磁力带动电枢旋转，将电能转换为机械能，驱动工作机械。 25.直流发电机中，电刷安装在（ ） A.磁极中心线上 B.物理中性面上 C.线圈两端 D.电枢铁心上 答案：A 解析：电刷需安装在两磁极中心线上，才能确保输出电动势最大且方向恒定，偏离此位置会导致输出不稳定。 四、简答题 1.简述直流电机可逆性的原理及实际应用。 答案：直流电机可逆性指同一电机可按需作为发电机或电动机运行。原理是结构相同，仅外界条件不同：被拖动旋转时为发电机（机械能→电能），通直流电时为电动机（电能→机械能），电流方向是主要区别。实际中，如电动汽车电机，行驶时为电动机，刹车时被拖动为发电机回收能量。 2.说明换向器在直流发电机和电动机中的共同作用。 答案：换向器在两者中均通过与电刷配合改变线圈电流方向。发电机中，将线圈交变电流转为外电路恒定电流；电动机中，确保线圈转过中性面后受力方向不变，维持旋转。其核心是通过机械换向实现电流方向的动态调整，保证电机稳定运行。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$