第十七章 电动机与发电机（知识清单）物理新教材沪粤版九年级下册

第十七章 电动机与发电机 第1节 关于电动机转动的猜想 一、磁场对通电导体的作用 1、实验现象：把通电导体放入磁场中，导体会发生运动。 2、实验结论：通电导体在磁场中受到 的作用。 3、通电导体受力方向 （1）受力方向和 方向、 方向两个因素有关。 （2）只改变 方向，导体受力方向发生改变； （3）只改变 方向，导体受力方向发生改变； （4）同时改变 方向和 方向，导体受力方向不变。 4、通电导体受力大小：磁场越 、电路中电流越 ，通电导体受到的磁场力越大。 5、特殊情况 当通电导体与磁感线互相 放置时，通电导体不受磁场力； 当通电导体与磁感线互相 放置时，通电导体受到的磁场力最大。 拓展：本实验用到 法，通过导体棒是否运动，判断导体是否受到磁场力。 二、直流电动机 1、主要构造： （固定的磁体）、 （转动线圈）、 、电刷。 ：提供磁场； ：能够转动的线圈； ：和换向器接触，给线圈输送电流； 换向器：两个 。 2、工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。 3、平衡位置：线圈平面与磁感线相互 的位置；此时线圈两边受到大小 、方向 的一对平衡力。线圈在平衡位置时，没有转动的动力。 4、换向器的核心作用： 线圈转过平衡位置时，自动改变线圈内部的 方向，从而改变线圈两边的 方向，使线圈能够持续不停地转动。 ⚠️注意：换向器只改变线圈内部 方向，外部电路电流方向保持不变。 5、能量转化： 能主要转化为 能；线圈有电阻，一部分电能转化为内能。 6、电动机的优点：构造简单、启动方便、体积小、效率高、污染小。 生活实例：电风扇、洗衣机、电动车、空调外机、剃须刀。 7、 改变电动机转速的方法：增大电流、换磁性更强磁体。 8、 改变电动机转动方向：只调换电源正负极，或者只调换磁极。 第2节 发电机为什么能发电 一、电磁感应现象（磁生电） 1、发现者：英国科学家 。 2、产生感应电流的三个必要条件（三个条件必须同时满足，缺一不可） ①电路必须是 电路； ②是闭合电路的 导体； ③导体在磁场中做 运动。 切割磁感线：导体运动方向与磁感线不平行；导体沿着磁感线运动，不切割，不会产生感应电流。 3、感应电流方向 （1）感应电流方向与 方向、导体 方向有关。 （2）只调换 方向，感应电流方向改变； （3）只改变导体 方向，感应电流方向改变； （4） 方向、 方向同时改变，感应电流方向不变。 4、重要辨析 如果电路没有闭合，即使导体做切割磁感线运动，只会产生感应电压，不会产生感应电流。 5、实验器材：磁体、导体棒、灵敏电流计、导线。 灵敏电流计作用：检验微弱感应电流，还可以通过指针偏转方向判断电流方向（转换法）。 二、发电机 1、工作原理：电磁感应现象。 2、构造：定子、转子、滑环、电刷。 滑环：两个完整铜环；作用：直接输出线圈中交变的电流，不能改变电流方向。 3、能量转化： 能转化为 能。发电机不需要外接电源，依靠外力带动转子转动发电。 4、交流电与直流电 交流电：周期性改变方向的电流； 直流电：电流方向不发生改变的电流。 5、我国民用电网交流电参数： 频率f=50Hz，周期T=0.02s； 每秒钟完成 50 个周期，电流方向每秒改变100 次。 三、扬声器与动圈式话筒对比 装置 工作原理 是否需要外接电源 能量转化 扬声器 磁场对通电导体的作用（电动机原理） 电能→机械能（声能） 动圈式话筒 电磁感应现象（发电机原理） 机械能（声能）→电能 四、直流电动机与交流发电机整体对比 对比项目 直流电动机 交流发电机 工作原理 通电线圈在磁场中受力转动 电磁感应现象 关键部件 换向器 滑环 电路特点 电路有电源 电路无电源，接灵敏电流计 / 灯泡 能量转化 电能 → 机械能（少量内能） 机械能 → 电能 判断模型口诀 有电源是电动机 无电源是发电机 第3节 运动的快慢 易错点01 产生感应电流条件记忆不全 错因辨析：必须同时满足：闭合电路、一部分导体、切割磁感线。电路断开只会产生电压，没有电流；导体平行磁感线运动，不切割，无感应电流。 【对点训练】 1．图示是探究“导体在磁场中产生电流的条件”的实验装置，通过观察________来判断是否有电流产生（选填“电表指针偏转”或“导体ab移动”）。若磁体不动，导体ab向右移动，电路________电流产生（选填“有”或“无”）。 易错点02 同时改变两个条件，受力 / 感应电流方向会搞错 错因辨析：电动机：同时调换磁场、电流方向，受力方向不变； 发电机：同时调换磁场、切割运动方向，感应电流方向不变。只改变其中一个，方向才改变。 【对点训练】 2．如图所示，当闭合开关时，导体棒运动。下列说法正确的是（     ） A．只改变电流方向，导体棒的运动方向会改变，说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 B．只改变磁场方向，导体棒的运动方向不变 C．增大电源电压，导体棒会运动得更慢 D．该实验装置的原理与电动机不同 易错点03 混淆扬声器、动圈话筒原理 错因辨析：扬声器通电才发声，是电动机原理；话筒说话振动产生电信号，属于磁生电，发电机原理。 【对点训练】 3．电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。以下选项中也是利用该原理工作的是（　　） A．电磁起重机 B．电铃 C．动圈式话筒 D．扬声器 易错点04 电动机、发电机能量转化记反 错因辨析：电动机通电才转动，消耗电能，输出机械能；发电机外力转动，消耗机械能，输出电能。口诀：“电动电进机出机，发电机进电出电”。 【对点训练】 4．如图所示是小明制作的一个可转动的金属铝框，一节电池竖直放置，金属铝框上部与电池正极接触良好，电池负极吸附有强磁体，金属铝框下端通过磁体与电池负极连通。轻轻拨动铝框，它可绕电池轴线持续转动。下列说法正确的是（     ） A．金属铝框周围不存在磁场 B．该装置的工作原理与发电机工作原理相同 C．金属铝框持续转动时，其动能是由电能转化来的 D．仅将电池的正、负极对调，金属铝框的转动方向不会发生改变 易错点05 分不清电动机、发电机模型图 错因辨析：看电路图符号：画电源符号的就是电动机；没有电源，接灵敏电流计、小灯泡就是发电机。 【对点训练】 5．电动汽车刹车时可进行能量回收，将机械能转化为电能，下列实验能反映汽车能量回收技术原理的是（     ） A． B． C． D． 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十七章 电动机与发电机 第1节 关于电动机转动的猜想 一、磁场对通电导体的作用 1、实验现象：把通电导体放入磁场中，导体会发生运动。 2、实验结论：通电导体在磁场中受到 力 的作用。 3、通电导体受力方向 （1）受力方向和 电流 方向、 磁场 方向两个因素有关。 （2）只改变 电流 方向，导体受力方向发生改变； （3）只改变 磁场 方向，导体受力方向发生改变； （4）同时改变 电流 方向和 磁场 方向，导体受力方向不变。 4、通电导体受力大小：磁场越 强 、电路中电流越 大 ，通电导体受到的磁场力越大。 5、特殊情况 当通电导体与磁感线互相 平行 放置时，通电导体不受磁场力； 当通电导体与磁感线互相 垂直 放置时，通电导体受到的磁场力最大。 拓展：本实验用到 转换 法，通过导体棒是否运动，判断导体是否受到磁场力。 二、直流电动机 1、主要构造： 定子 （固定的磁体）、 转子 （转动线圈）、 换向器 、电刷。 定子 ：提供磁场； 转子 ：能够转动的线圈； 电刷 ：和换向器接触，给线圈输送电流； 换向器：两个 半铜环 。 2、工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。 3、平衡位置：线圈平面与磁感线相互 垂直 的位置；此时线圈两边受到大小 相等 、方向 相反 的一对平衡力。线圈在平衡位置时，没有转动的动力。 4、换向器的核心作用： 线圈转过平衡位置时，自动改变线圈内部的 电流 方向，从而改变线圈两边的 受力 方向，使线圈能够持续不停地转动。 ⚠️注意：换向器只改变线圈内部 电流 方向，外部电路电流方向保持不变。 5、能量转化： 电 能主要转化为 机械 能；线圈有电阻，一部分电能转化为内能。 6、电动机的优点：构造简单、启动方便、体积小、效率高、污染小。 生活实例：电风扇、洗衣机、电动车、空调外机、剃须刀。 7、 改变电动机转速的方法：增大电流、换磁性更强磁体。 8、 改变电动机转动方向：只调换电源正负极，或者只调换磁极。 第2节 发电机为什么能发电 一、电磁感应现象（磁生电） 1、发现者：英国科学家 法拉第 。 2、产生感应电流的三个必要条件（三个条件必须同时满足，缺一不可） ①电路必须是 闭合 电路； ②是闭合电路的 一部分 导体； ③导体在磁场中做 切割磁感线 运动。 切割磁感线：导体运动方向与磁感线不平行；导体沿着磁感线运动，不切割，不会产生感应电流。 3、感应电流方向 （1）感应电流方向与 磁场 方向、导体 切割磁感线运动 方向有关。 （2）只调换 磁场 方向，感应电流方向改变； （3）只改变导体 切割磁感线运动 方向，感应电流方向改变； （4） 磁场 方向、 切割运动 方向同时改变，感应电流方向不变。 4、重要辨析 如果电路没有闭合，即使导体做切割磁感线运动，只会产生感应电压，不会产生感应电流。 5、实验器材：磁体、导体棒、灵敏电流计、导线。 灵敏电流计作用：检验微弱感应电流，还可以通过指针偏转方向判断电流方向（转换法）。 二、发电机 1、工作原理：电磁感应现象。 2、构造：定子、转子、滑环、电刷。 滑环：两个完整铜环；作用：直接输出线圈中交变的电流，不能改变电流方向。 3、能量转化： 机械 能转化为 电 能。发电机不需要外接电源，依靠外力带动转子转动发电。 4、交流电与直流电 交流电：周期性改变方向的电流； 直流电：电流方向不发生改变的电流。 5、我国民用电网交流电参数： 频率f=50Hz，周期T=0.02s； 每秒钟完成 50 个周期，电流方向每秒改变100 次。 三、扬声器与动圈式话筒对比 装置 工作原理 是否需要外接电源 能量转化 扬声器 磁场对通电导体的作用（电动机原理） 需要 电能→机械能（声能） 动圈式话筒 电磁感应现象（发电机原理） 不需要 机械能（声能）→电能 四、直流电动机与交流发电机整体对比 对比项目 直流电动机 交流发电机 工作原理 通电线圈在磁场中受力转动 电磁感应现象 关键部件 换向器 滑环 电路特点 电路有电源 电路无电源，接灵敏电流计 / 灯泡 能量转化 电能 → 机械能（少量内能） 机械能 → 电能 判断模型口诀 有电源是电动机 无电源是发电机 第3节 运动的快慢 易错点01 产生感应电流条件记忆不全 错因辨析：必须同时满足：闭合电路、一部分导体、切割磁感线。电路断开只会产生电压，没有电流；导体平行磁感线运动，不切割，无感应电流。 【对点训练】 1．图示是探究“导体在磁场中产生电流的条件”的实验装置，通过观察________来判断是否有电流产生（选填“电表指针偏转”或“导体ab移动”）。若磁体不动，导体ab向右移动，电路________电流产生（选填“有”或“无”）。 【答案】 电表指针偏转 有 【详解】在探究产生感应电流条件的实验中，由于感应电流非常微弱，肉眼无法直接观察，因此需要通过观察灵敏电流计的电表指针偏转来判断电路中是否有电流产生，而“导体ab移动”是人为施加的机械运动，不是判断电流产生的依据。 磁体不动，导体ab向右移动，此时导体ab切割了磁感线，满足了产生感应电流的条件，因此电路中有电流产生。 易错点02 同时改变两个条件，受力 / 感应电流方向会搞错 错因辨析：电动机：同时调换磁场、电流方向，受力方向不变； 发电机：同时调换磁场、切割运动方向，感应电流方向不变。只改变其中一个，方向才改变。 【对点训练】 2．如图所示，当闭合开关时，导体棒运动。下列说法正确的是（     ） A．只改变电流方向，导体棒的运动方向会改变，说明通电导体在磁场中受力方向与电流方向有关 B．只改变磁场方向，导体棒的运动方向不变 C．增大电源电压，导体棒会运动得更慢 D．该实验装置的原理与电动机不同 【答案】A 【详解】A．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向都有关；只改变电流方向，导体棒运动方向改变，能说明受力方向与电流方向有关，故A正确； B．只改变磁场方向，通电导体的受力方向会改变，导体棒运动方向也会改变，故B错误； C．增大电源电压，电路中电流变大，导体受到的磁场力变大，导体棒会运动得更快，故C错误； D．该实验原理就是通电导体在磁场中受力运动，和电动机的工作原理相同，故D错误。 故选A。 易错点03 混淆扬声器、动圈话筒原理 错因辨析：扬声器通电才发声，是电动机原理；话筒说话振动产生电信号，属于磁生电，发电机原理。 【对点训练】 3．电子车票，也称“无纸化”车票，乘客网上购票后，直接通过“刷身份证”或“扫手机”即可顺利进站。如图所示是乘客通过“刷身份证”进站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份。以下选项中也是利用该原理工作的是（　　） A．电磁起重机 B．电铃 C．动圈式话筒 D．扬声器 【答案】C 【详解】刷身份证时，机器感应电路无外接供电，靠近身份证就产生了感应电流，这个原理是电磁感应现象。 AB．电磁起重机和电铃的核心部件是电磁铁，是运用电流的磁效应，故AB不符合题意； C．动圈式话筒工作时，声音带动线圈在永久磁体的磁场里振动切割磁感线，产生感应电流，将声信号转化为电信号，利用的正是电磁感应原理，故C符合题意； D．扬声器是将变化的电信号通入磁场中的线圈，线圈受磁场力带动纸盆振动发声，利用的是通电导体在磁场中受力运动的原理，故D不符合题意； 故选C。 易错点04 电动机、发电机能量转化记反 错因辨析：电动机通电才转动，消耗电能，输出机械能；发电机外力转动，消耗机械能，输出电能。口诀：“电动电进机出机，发电机进电出电”。 【对点训练】 4．如图所示是小明制作的一个可转动的金属铝框，一节电池竖直放置，金属铝框上部与电池正极接触良好，电池负极吸附有强磁体，金属铝框下端通过磁体与电池负极连通。轻轻拨动铝框，它可绕电池轴线持续转动。下列说法正确的是（     ） A．金属铝框周围不存在磁场 B．该装置的工作原理与发电机工作原理相同 C．金属铝框持续转动时，其动能是由电能转化来的 D．仅将电池的正、负极对调，金属铝框的转动方向不会发生改变 【答案】C 【详解】该装置中通电金属铝框在强磁体的磁场中受力转动，工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。 A．根据电流的磁效应，通电导体周围存在磁场，该铝框通电后，周围存在磁场，故A错误； B．发电机的工作原理是电磁感应，该装置工作原理是通电导体在磁场中受力运动，二者原理不相同，故B错误； C．金属铝框持续转动时，消耗电池的电能，得到铝框的动能，因此其动能是由电能转化来的，故C正确； D．通电导体在磁场中的受力方向与电流方向、磁场方向有关，仅将电池正负极对调，改变了铝框中电流的方向，铝框受力方向改变，转动方向也会发生改变，故D错误。 故选C。 易错点05 分不清电动机、发电机模型图 错因辨析：看电路图符号：画电源符号的就是电动机；没有电源，接灵敏电流计、小灯泡就是发电机。 【对点训练】 5．电动汽车刹车时可进行能量回收，将机械能转化为电能，下列实验能反映汽车能量回收技术原理的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图中无电源，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，电流表指针偏转，说明产生了感应电流，这是电磁感应现象，将机械能转化为电能，故A符合题意； B．图中导线通电后小磁针发生偏转，说明通电导线周围存在磁场，这是电流的磁效应，将电能转化为机械能，故B不符合题意； C．图中两电磁铁串联，电流相同，线圈匝数不同，吸引大头针数目不同，这是探究电磁铁磁性强弱与线圈匝数的关系，故C不符合题意； D． 图中有电源，闭合开关后通电导体在磁场中受力运动，这是磁场对电流的作用，将电能转化为机械能，故D不符合题意。 故选A。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $