第3节 通电导线在磁场中受到的作用力（教学课件）物理沪科版（五四学制）2024九年级下册

沪科版（五·四学制） 九年级下册 第14章 电与磁 第3节 通电导线在磁场中 受到的作用力 01 02 03 04 05 CONTENTS 通电导线在磁场中是否受到力的作用？ 电动机是如何工作的？ 学习目标 1. 了解通电导线在磁场中受到力的作用； 2. 知道通电导线在磁场中受力方向的影响因素； 3. 学习通电导线在磁场中受到力的作用的应用； 4. 动圈式扬声器示意图与工作原理； 5. 掌握电动机的构造与作用； 6. 知道电动机的工作基本原理； 7. 清楚实际使用的电动机。 重点难点 教学重点： 1.通电导线在磁场中受到力的作用及力的方向的影响因素； 2.通电导线在磁场中受到力的作用的应用； 3.电动机的构造、工作的基本原理、应用。 1.实验探究通电导线在磁场中受力方向的影响因素； 2.电动机工作的基本原理的综合应用。 教学难点： 情景引入 2021年5月22日，我国首辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台，到达火星表面，开始执行探测任务。图14-3-1是“祝融号”在火星表 面行驶巡视的模拟画面，火星车行驶要依靠电动机，电动机通电后转动从而带动火星车行驶。为什么电动机通电后能转动？ PART ONE 通电导线在磁场中是否 受到力的作用？ 通过前面的学习，我们知道磁体周围存在磁场，电流周围也存在磁场；磁体在磁场中会受到力的作用。通电导线相当于磁体，在磁场中也应该受到力的作用，其运动状态可能会发生改变。 探究新知 磁体 磁场 通电导线 存在 存在 相当于 作用于 作用于 如图14-3-2所示，将直导线ab放在两根平行的导体轨道上，并静置于蹄形磁体中间，导体轨道与电源、开关串联。闭合开关接通电路，观察直导线ab是否运动。 自主活动 图14-3-2 通电直导线置于磁场中 现象：实验中观察到直导线ab通电后由静止变为运动。 结论：说明通电导线在磁场中受到了力的作用。 图14-3-2 通电直导线置于磁场中 通电导线在磁场中会受到力的作用。我们知道，磁场是有方向的，可以猜想：通电导线在磁场中的受力方向可能与电流的方向、磁场的方向都有关系。 下面，我们参考图14-3-2所示的实验装置继续研究。 通电导线在磁场中的受力方向与哪些因素有关？ 自主活动 探究通电导体在磁场中受力方向与电流方向是否有关 1. 保持下面视频中蹄形磁体N极和S极位置不变，把电源的正、 负极对调后重新接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反， 观察直导线ab如何运动。 点击播放 F S I N F 改变电流方向前 F S I N F 改变电流方向后 结论一：通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关。 自主活动 探究通电导体在磁场中受力方向与磁场方向是否有关 2. 保持下面视频中电源的正、负极不变，把蹄形磁体N极和S极位置对换，使直导线ab所处磁场的方向与原来相反，接通电路后，观察直导线ab如何运动。 点击播放 F S I N F 改变磁场方向后 改变磁场方向前 I F N S 结论二：通电导体在磁场中受力方向与磁场方向有关。 1.通电导线在磁场中要受到力的作用。 2.通电导线在磁场中受到的作用力的方向与电流方向、磁场方向都有关。 F S 丙 I N F I F 甲 N S 如果同时改变电流方向和磁场方向，则受到力的方向_______ 不改变 F S 丙 I N F F S 乙 I N F F S 乙 I N F I F 甲 N S 只改变电流方向或磁场方向，通电导线受到力的方向_______ 改变 观察与思考 在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么因素有关时，一位同学做了如图所示的三个实验。图中AB 表示闭合电路的一部分导线；导线上的箭头表示电流的方向，F 表示导线受力的方向。S、N 表示蹄形磁铁的南北极。 针对训练 (1)实验a 和b 说明， 通电导线在磁场中的受力方向与______________的方向有关 (2)实验a 和c 说明， 通电导线在磁场中的受力方向与________的方向有关 导线中电流 磁场 电视机、音响等设备中的扬声器（喇叭）发出声音时，离不开通电导线在磁场中受到的力的作用。 通电导线在磁场中受到力的作用的应用 电视机中的扬声器 音响中的扬声器 图14-3-3是动圈式扬声器的示意图，它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆等构成。当线圈中通以携带声音信息、大小和方向不断变化的电流时，线圈在永磁体的磁场中受到力的作用而振动， 从而带动纸盆振动，于是扬声器就发出了声音。 生活中小巧的耳塞式耳机基本都是动圈式扬声器，只是将大纸盆换成了小音膜。 图14-3-3 动圈式扬声器示意图 支架 永磁体 定位 支片 线圈 锥形纸盆 扬声器 扬声器的构造 扬声器一种能把电信号转换成声信号的装置。（电能转化为机械能） 扬声器的线圈中通人携带声音信息、时刻变化的电流（交变电流），使得它在一个瞬间和下一个瞬间受到不同的力，于是带动纸盆振动起来，发出了声音。它是利用磁场对通电线圈的作用来工作的。 扬声器的工作原理 PART TWO 电动机是如何工作的？ 固定不动的磁体 换向器 1.转动的线圈：能够转动的部分。 2.固定不动的磁体：固定不动的部分。 3.换向器 (1) 两个铜制的彼此绝缘的半环E、F. (2)换向器的作用：当线圈每转到平衡位置时，自动改变线圈中电流方向，从而实现了线圈的持续转动。 能够转动的线圈 电刷（A、B） 4.直流电动机： 利用直流电源供电的电动机叫做直流电动机 电动机是利用通电导线在磁场中受到力的作 用把电能转化为机械能的装置。电动机主要由两部分组成：能够转动的线圈和固定不动的磁体。 如图14-3-4所示，将线圈按图示方式置于磁体两磁极间的磁场中，并将线圈与电源、开关串联。闭合开关接通电源，线圈会发生转动。 图14-3-4 通电线圈在磁场中转动 在电动机中，还需要通过换向器适时改变线圈中的电流方向，使线圈持续同方向转动下去，这就是电动机工作的基本原理，如图14-3-5所示。 图14-3-5 电动机工作的原理示意图 ↻ ↻ 通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反，顺时针转动。 线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用惯性转过平衡位置。 ↻ 线圈越过平衡位置后，利用换向器改变了电流方向，受力方向改变，仍然顺时针转动。 线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了电流的方向和受力方向，继续转动。 1 2 3 4 直流电动机的工作原理 “祝融号”火星车的电动机通电后转动的原理与此类似。 实际使用的电动机是比较复杂的。如图14-3-6所示，洗衣机中的电动机有多个线圈。 有些电动机直径只有几毫米，图14-3-7所示为用于智能手机的微型电动机。电动机具有效率高、噪声小等优点，被广泛应用于工业、交通运输、家用电器等领域，并且随着技术的进步，电动机的应用会越来越广泛。 图14-3-6 洗衣机电动机的线圈 实际使用的电动机 图14-3-7 智能手机中的微型电动机 （1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。 （2）电动机工作时，把电能转化为机械能。 换向器 转动的线圈 直流电动机的结构 28 （3）家用电器用到的电动机 例如，电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。 29 1 ．小明连接了如图所示的电路．闭合开关，静止的金属杆向右运动，说明通电导体在磁场中 ，这一过程中 能转化为 能． 受到力的作用 电 机械 课堂练习 2 ．如图所示，将扬声器的线圈一端连接电源负极，另一端A 与电源正极不断碰触，会听到扬声器发出“咔咔”的响声，这是因为变化的电流通过绕圈，使其在 中受到变化的力， 从而带动锥形纸盆 而发声。 磁场 振动 3. 如图是探究“让通电导线在磁场中动起来”的装置图，闭合开关，导线ab向左运动。要使导线ab向右运动，下列操作可行的是( ) B.通过调节滑动变阻器的滑片增大电流 A.将蹄形磁体换成磁性更强的磁体 C.改变电流的方向同时改变磁场的方向 D.改变电流的方向或改变磁场的方向 D 4. 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.换用磁性更强的磁铁 D.对换磁极同时改变电流方向 A 5 ．如图甲、乙所示，在线圈转动过程中，经过图甲位置时，线圈左右两边所受的两个力不平衡的原因是这两个力 ；经过图乙位置的线圈恰好处于平衡位置，此时线圈由于_______不会静止。 不在同一直线上 惯性 A ．对调电源正负极和蹄形磁体N、S 极，闭合开关，则小磁针N 极仍然向上偏转 B ．仅对调蹄形磁体N、S 极，闭合开关，则导体棒ab 向右运动，小磁针N 极向上偏转 C ． c 、 d 分别是电源的负极、正极 D ．此装置可以同时验证电动机和电磁铁的原理 6．如图所示电路中，导体棒ab 放在蹄形磁体的磁场里，小磁针放在螺线管正下方。闭合开关，发现导体棒ab 向左运动，小磁针的N 极向上偏转，则下列说法不正确的是 ( ) A 课堂小结 1．如图所示为某兴趣小组制作的简易电动机，要想改变多匝线圈转动的方向，下列方法可行的是 ( ) A ．只增强磁体的磁性 B ．只减少线圈的匝数 C ．只升高电源的电压 D ．只对调磁体的两极 D 布置作业 2. 如图所示是扬声器的结构图，当扬声器的线圈中通入携带声音的信息、时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声，下列说法中止确的是（ ） A.扬声器工作时是将机械能转化为电能 B.扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动 C.锥形纸盆振动得越快，响度越大 D.扬声器的工作原理与发电机的工作原理相同 B 3．如图，开关闭合后线圈abcd 顺时针转动，导线 cd 受到向上的力Fcd 。则选项中导线ab的受到的力Fab 分析正确的是 ( ) A． C． B． D． C 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf56.15.100 Lavf56.15.100 $