17.1 关于发电机转动的猜想 17.2 电动机转动的原理 课件-2025-2026学年物理沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机 17．1 关于发电机转动的猜想 17．2 电动机转动的原理 图示的电风扇、洗衣机、水泵和电动火车等都安装有电动机。生活 中离不开电动机，你知道为什么电动机通电后能够持续转动吗？ 1． (重点)经历实验，了解通电导线在磁场中受到力的作用，知道 作用力的方向跟电流的方向和磁场的方向有关。 2． (难点)能准确描述直流电动机模型的组成和主要部件的功能。 1． 电动机的结构 由装有电磁铁的 和嵌有线圈的 ⁠组成。电动机模 型由 和 ⁠组成。 定子 转子 磁体 线圈 2． 探究磁场对电流的作用 通电导体在磁场中会受到磁场对它的 ，力的方向跟 的方向和导体中 ⁠的方向都有关系。 作用力 磁场 电流 3． 电动机的工作原理 原理： 在磁场中受到 ⁠的作用使线圈转 动，同时通过 ⁠及时改变线圈中的电流方向，以保持线圈 的持续转动。 能量转化：电能转化为 ⁠能。 通电导体 力 换向器 机械 电动机转动原因的猜想 为了探究“影响电动机转动的因素”，请你完成下列探究过程。 【猜想】a.电动机转动的速度与电流的大小有关； b．电动机转动的方向与电流的方向或磁场的方向有关。 【进行实验】(简化电路如图所示)： ①连接电路，闭合开关，观察电动机转子转动的情况。若电路连接 良好，但开始时，电动机不转动，则应当 ⁠。 ②通过改变 ⁠改变电动机中电流的方向，并观察到电 动机反向转动。 用手拨动一下转轴 电源正负极 ③保持电流的方向不变，将 ⁠，观察到电动机反向 转动。 ④移动滑动变阻器的滑片，使它接入电路的电阻增大，观察到电动 机的转速将 ⁠。 磁极对调 减慢 【分析论证】由上述实验过程可得： a．电动机转动的速度与电流的大小有关，且电流越 ⁠，转速 越快； b．电动机转动的方向与 和 ⁠有关。 大 电流的方向 磁场的方向 探究磁场中的通电导体受到的作用力 [科学探究]在探究“磁场对通电导线的作用力”活动中，小明同 学实际探究时，在电路中连接了一个滑动变阻器，并在表格中记录了实 验情况。 实验序号 磁场方向 AB中电流方向 AB运动方向 ① 向下 无电流 静止不动 ② 向下 由A向B 向左运动 ③ 向下 由B向A 向右运动 ④ 向上 由A向B 向右运动 (1)在做实验前，为了排除其他因素的干扰，应选择 (选填 “铁”或“铝”)棒。 (2)小明通过观察 ⁠来判断导体在磁场中的受力方 向。这种研究方法为 ⁠。 铝 AB运动方向 转换法 实验序号 磁场方向 AB中电流方向 AB运动方向 ① 向下 无电流 静止不动 ② 向下 由A向B 向左运动 ③ 向下 由B向A 向右运动 ④ 向上 由A向B 向右运动 (3)由实验①②可知， 在磁场中会受到力的作用。 (4)分析实验②③，仅改变电流方向，AB的运动方向 ⁠ (选填“改变”或“不变”)，说明通电导线在磁场中受力方向与 ⁠ ⁠有关。 通电导体 改变 电流 方向 实验序号 磁场方向 AB中电流方向 AB运动方向 ① 向下 无电流 静止不动 ② 向下 由A向B 向左运动 ③ 向下 由B向A 向右运动 ④ 向上 由A向B 向右运动 (5)分析实验②④，仅对调磁极位置，AB的运动方向 ⁠ (选填“改变”或“不变”)，说明通电导线在磁场中受力方向与 ⁠ ⁠有关。 改变 磁场 方向 实验序号 磁场方向 AB中电流方向 AB运动方向 ① 向下 无电流 静止不动 ② 向下 由A向B 向左运动 ③ 向下 由B向A 向右运动 ④ 向上 由A向B 向右运动 (6)小明同学实验时，保持电流方向为由B向A，若他想让导体AB向 左运动，应使磁场方向 (选填“向上”或“向下”)。 (7)实验过程中小明不小心碰到了滑动变阻器的滑片，他发现导体 AB的运动幅度有所改变，对此现象小明猜想：通电导线在磁场中的受 力大小与 ⁠有关。 向上 电流大小 实验序号 磁场方向 AB中电流方向 AB运动方向 ① 向下 无电流 静止不动 ② 向下 由A向B 向左运动 ③ 向下 由B向A 向右运动 ④ 向上 由A向B 向右运动 15 换向器的作用 某物理小组开展了“通电线圈在磁场中运动”的实验，如图所 示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。 (1)使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这 是因为这个位置是线圈的平衡位置，此时线圈上下两个边所受力的大 小 (选填“相等”或“不相等”)。 相等 (2)使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转 动，并由于 ⁠而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回 平衡位置。若使线圈静止在图丙的位置上(这是刚才线圈冲过平衡位置 以后所到达的地方)，闭合开关，线圈逆时针转动。由此我们可以分析 出线圈不能连续转动的原因是 ⁠ ⁠。 惯性 线圈越过平衡位置以后，受到了阻碍它 转动的力，所以线圈不能连续转动 (3)实际的电动机都能连续转动，是通过 ⁠来实现这一目的的。它的构造如图丁中A、B、E、F组成的装置，作用是当线圈 (选填“即将转到”或“刚转过”)平衡位置时，自动改变线圈中的 ⁠方向，从而使线圈持续转动。 换向器 刚转过 电流 [物理观念]关于换向器，下面说法中错误的是(　D　) A． 直流电动机中的换向器是由两个彼此绝缘的金属半圆环制成的 B． 当直流电动机的线圈刚越过平衡位置时，换向器可以立即改变线圈 中的电流方向 C． 线圈在磁场内每转动一周，换向器将线圈中的电流方向改变两次 D． 直流电动机的换向器可以改变线圈在任何位置时的电流方向 D 电动机的工作原理 如图为直流电动机的模型示意图。 (1)直流电动机的工作原理是 ⁠。 电动机工作时，能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠 ⁠ 来实现的。 通电导体在磁场中受力而转动 换向器 (2)若要改变电动机的转动方向，下列方法中可行的是 ⁠。 A． 同时改变电流方向和磁场方向 B． 只改变电流方向或只改变磁场方向 C． 使电动机线圈中的电流增大 D． 使磁场增强 B (3)通电后电动机正常运转，想使电动机的转速加快，可采用的方法 是 ⁠。 A． 增大电流 B． 减小电流 C． 对调电源正负极 D． 对调磁体南北极 (4)下列家用电器中应用了电动机的是 ⁠。 A． 日光灯 B． 电风扇 C． 电热水壶 D． 电熨斗 A B 如图所示是扬声器(喇叭)的结构图。当扬声器的线圈中 通入携带声音信息且时刻变化的电流时，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。下列说法中正确的是(　B　) B 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． 扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力 D． 扬声器是把声音信号转换成电信号的一种装置 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 ⁠。 通电线圈 电流方向相反 (2)乙图中的线圈所在的位置 (选填“是”或“不是”)平衡位置， 图中A、B组成的装置叫 ，它的作用是在线圈 (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，从而使线圈持续转动。 是 换向器 刚转过 (3)①小明将丙图中直流电动机模型接入电路，各部分连接完好，结 果电动机却不能转动，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。模型刚开始不转的原因可能是 ⁠。 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 ②调换器件 (填器件名称)的放置可方便改变电动机的 转动方向。 C 蹄形磁体 电动机转动原因的猜想 1． 为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造 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)要想改变线圈的转动方向，小明可采用的措施： ⁠ 、 。(写出两点) (2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因： ⁠ 。(写出一点即可) 只改变电流方向 只改变磁场方向 电池没电了(开 关接触不良或其他接线处接触不良造成断路) (3)小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主 要器材是 ⁠，请你在虚线框内画出实验电路图。 滑动变阻器 探究磁场中的通电导体受到的作用力 2． 在一次电与磁的探究活动中，小梦同学将一个铜线圈放在U形 磁铁中间，如图所示，线圈通电后他惊讶地发现线圈转动了，关于这种 现象，下列说法正确的是(　B　) A． 线圈转动是因为磁铁的吸引 B． 线圈转动是磁场对通电导体的作用 C． 利用该现象原理可制成电磁铁 D． 通电电流越大线圈转动得越慢 B 3． 如图所示，线圈abcd位于磁场中，当开关接通时，ab段导线受 磁场力F的方向向上；此时，cd段导线受磁场力(　B　) A． 方向向上 B． 方向向下 C． 为零，因为线圈处于水平位置 D． 为零，因为ab段导线向上转动 B 4． 如图所示，闭合开关后，支架上的ab棒向右运动。则ab棒 为 (选填“铜棒”或“胶棒”)。若仅调换蹄形磁铁的N、S极后闭合 开关，则ab棒会向 运动。利用此原理可以制作 (选填 “电动机”或“发电机”)。 铜棒 左 电动机 5． (2024·广东)将自制的电动机接入电路，如图所示，其中支架AB 是 (选填“导体”或“绝缘体”)。闭合开关，线圈开始转动，磁场 对线圈 (选填“有”或“无”)作用力。仅调换磁体的磁极，线圈转动 方向与原转动方向 ⁠。 导体 有 相反 6． [新情境]有科学家做了如图所示的实验：向环形塑料凹槽内注 满水银，然后通过接线柱将凹槽内的水银接入电路，再在圆环中央放置 一块圆柱形磁铁。闭合开关，凹槽内的水银会逆时针流动起来，则下列 说法中不正确的是(　C　) A． 水银流动的原理是磁场对通电导体有力的作用 B． 若只对调电源正负极，水银将顺时针流动 C． 该过程中将机械能转化为电能 D． 若将串联的蓄电池再增加一节，水银的流动速度将变快 C 换向器的作用 7． 在直流电动机结构中，换向器的作用是(　C　) A． 改变磁场的方向 B． 改变线圈的转动方向 C． 改变线圈中的电流方向 D． 使线圈中电流的方向和转动方向同时改变 C 8． 小刚采取如图所示的办法自制电动机。如图甲， 把漆包线绕成1 cm×2 cm的矩形线圈，线两端各留约5 cm作为引线从矩形短边引出，即为轴，然后用小刀刮去两条铜线的漆皮，其中一端全部刮去，另一端刮去上半周或下半周，其作用与直流电动机中 ⁠的作用相似。小刚自制的电动机(图乙)一开始不转动，原因可能是 ⁠。 ①金属支架与转轴接触不良 ②电池正负极接反了 ③线圈正好处于平衡位置 ④磁体磁板需互换 ⑤线圈质量过大 ⑥磁体磁性太弱 换向器 ①③⑤⑥ 9． 如图是直流电动机的工作原理图，铜半环“AC、BD”叫 做 ，其作用是当线圈因 ⁠转过平衡位置时，立 即改变线圈中的电流方向，从而改变线圈的 ⁠方向，使线圈 在磁场中连续转动。 换向器 惯性 受力 电动机的工作原理 10． 下列家用电器中，主要利用“磁场对通电导体有力的作用”这一 原理工作的是(　A　) A． 电风扇 B． 电饭煲 C． 微波炉 D． 电冰箱 A 11． 我国航母已采用电磁弹射器装置，它的弹射车与舰载机的前轮 连接，并处于强磁场中，当弹射车内的导体通入强电流时，立即产生强 大的推力，使舰载机快速起飞。电磁弹射器的工作原理是(　D　) A． 电流的磁效应 B． 磁体间相互作用 C． 安培定则 D． 磁场对通电导体有力的作用 D 12． 如图是电流表的内部结构示意图，线圈在磁场中，指针与线 圈相连。当线圈中有电流通过时，指针会偏转，其原理是 ⁠ 在磁场中受到力的作用，和 (选填“电动机”或“电磁铁”)原理 相同。如果线圈中的电流方向与原来相反，则指针偏转方向与原来 ⁠。 通电导体 电动机 相反 13． 如图甲是一种动圈式耳机，图乙是其内部结构示意图。当音 圈中有大小和方向反复变化的电流通过时，音圈带动音膜 ⁠ (选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动。音圈之所以运动，是由于 磁场对 有力的作用，此现象中能量转化情况是 ⁠ ⁠。 左右往复 通电线圈 电能转化 为机械能 14． 早上饮一杯香浓的豆浆可以让我们精力充沛。电动豆浆机在 工作时，先转动叶轮将豆子打磨研碎，再加热豆浆至煮熟。下面说法中 正确的是(　C　) A． 通电后叶轮转动，电动机将机械能转化为电能 B． 从开始加热到豆浆煮熟的过程中，豆浆的内能不变 C． 煮好的豆浆香气四溢的原因是分子在不停地做无规则运动 D． 喝刚刚煮好的豆浆时，在它表面吹气可以加快豆浆的升华，使它凉 得快些 C 15． 如图为某电动机的原理图，EF、PQ为螺线管，abcd为电动机 的线圈，OO′为转轴。闭合开关，从O点沿转轴观察，线圈顺时针转 动，则(　C　) A． 螺线管F端为N极，P端为N极 B． 螺线管F端为S极，P端为S极 C． 若将电源的正负极对调，线圈转动方向不变 D． 若将电源的正负极对调，线圈转动方向改变 C 高铁提速的可行性分析 16． 我国“复兴号”高速动车组能达到350 km/h的速度，其核心动力 来源于分散在各车厢底部的牵引电动机。高铁在高速行驶时，需要强大 而可靠的制动系统。除了机械制动，“复兴号”还采用了电磁制动技术： 制动时，电磁铁靠近但不接触金属轨道或制动盘，变化的磁场在其中产 生感应电流，感应电流产生的磁场与电磁铁磁场相互作用，产生阻碍列 车运动的力。 (1)“复兴号”牵引电动机工作时，主要的能量转化是将 ⁠能转 化为 能。产生驱动力的物理原理是 对 ⁠ 的作用力。 电 机械 磁场 通电导体 (2)与普通永磁体相比，电动机中使用电磁铁的主要优势是 ⁠。 A． 制造成本更低 B． 磁性可以控制 C． 不需要消耗电能 D． 产生的磁场永远不变 B (3)电磁制动技术特别适合高速列车的主要原因是 ⁠。 A． 它利用摩擦生热来减速 B． 它是一种非接触式制动，高速下磨损小、响应快 C． 它主要消耗列车的电能 D． 它只能在低速时起作用 B (4)为了安全提速，从电磁技术的角度，一个可行的改进建议 是 ⁠。 A． 减少电动机的数量以减轻重量 B． 降低电磁铁工作时的电流以省电 C． 优化电磁铁设计(如线圈匝数、铁芯)以产生更强磁场，提供更大驱 动力或制动力 D． 完全取消电磁制动系统 C $