17.2 电动机转动的原理 知识梳理-2025-2026学年沪粤版物理九年级下册

17.2　电动机转动的原理

跨学科实践　高铁提速的可行性分析

知识点1　探究磁场中的通电导体受到的作用力

1.探究磁场中的通电导体受到的作用力

（1）实验器材：电源、开关、导线、金属轨道、金属棒、蹄形磁铁、滑动变阻器。

（2）电路设计：

（3）实验过程：

①闭合开关，就有电流通过这根金属棒，电流的方向是从B流向A的，这时会看到金属棒AB向左运动。

②保持磁铁的N极和S极位置不变，让通过金属棒AB的电流方向与原来相反，观察金属棒AB的运动方向与原来相同还是相反。

③保持金属棒AB中的电流方向与①中的电流方向相同，把磁铁的两个磁极对调，使磁场的方向与原来相反，观察金属棒AB的运动方向与原来相同还是相反。

④同时改变电流方向和磁场方向，观察金属棒AB的运动情况。

⑤移去磁铁，观察金属棒AB的运动情况。

（4）实验记录：

（5）交流论证：通过上述实验我们发现在磁场中金属棒AB中有电流时，受到了力的作用，并且力的方向随着电流方向或磁场方向的改变而改变。

2.归纳总结

实验表明，当放在磁场中的导体通有电流时，导体受到磁场的作用力。通电导体在磁场中受到的作用力有以下两个特点：

（1）通电导体在磁场中受力的方向，跟导体中的电流方向和磁场方向有关。若导体中的电流方向或磁场方向两者有一个改变，导体的受力方向也随之改变；若二者同时改变，导体的受力方向不变。

（2）通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反（即二者方向平行）时，导体不受磁场力的作用；当通电导体中的电流方向与磁场方向垂直时，导体所受磁场力的作用最大。

3.实验探究：探究磁场对通电线圈的作用

（1）如图甲所示，把一个线圈放在磁场里，接通电源，让电流通过线圈，观察发生的现象。

（2）实验现象：接通电源的线圈在磁场里发生转动，但转动不能持续下去，当转到图乙所示位置时，线圈来回摆动几下便停在此位置上。

（3）探究分析：原来，通电线圈的ab边和cd边在磁场里受到力的作用，而ab边和cd边中的电流方向相反，所以受到的力的方向相反且不在同一直线上（如图甲），在这两个力的作用下线圈就会转动起来。当转到图乙所示的位置时，这两个力恰好在同一直线上，且大小相等，方向相反，相互平衡，这一位置叫平衡位置。当线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈的受力方向不变（如图丙），故线圈会反方向转动，所以线圈在平衡位置附近摆动几次就停了下来。

【说明】

（1）通电导体周围存在磁场，通电导体可以理解为一个磁体，所以磁场对电流的作用，实际上是磁体间通过磁场而产生的相互作用。

（2）通电导体在磁场中受到力的作用而发生运动时，电能转化为机械能。

知识点2　换向器的作用

1.换向器的构造

换向器由两个彼此　绝缘　的金属　半圆环　构成。 

2.换向器的作用

每当线圈刚越过　平衡位置　时，能自动地改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动。 

3.换向器的“换向”原理

两个金属半圆环的开口处（即绝缘处）如图所示安装。当线圈由于惯性稍稍转过平衡位置时，其能交换电刷与换向器的金属半圆环接触，从而改变线圈中的电流方向。