九年级物理下册17.2探究电动机转动的原理课件新版粤教沪版.ppt

17.2探究电动机转动的原理体验体验 磁磁场对电场对电流的作用流的作用活活动动1 1：按照如：按照如图图所示的装置所示的装置组组装装电电路路,将将导线导线与与电电源断开源断开,观观察螺察螺丝钉丝钉是否运是否运动动。活活动动2 2：将：将导线导线与与电电源和磁体接通源和磁体接通,观观察螺察螺丝钉丝钉的运的运动动情况。情况。(1)(1)活活动动1 1中中,断开断开导线导线,电电路中路中电电流流,螺螺丝钉丝钉(选选填填“能能”或或“不能不能”)转动转动。(2)(2)活活动动2 2中中,接通接通导线导线,螺螺丝钉丝钉(选选填填“能能”或或“不能不能”)转动转动,螺螺丝钉丝钉受到受到的作用。的作用。提示：提示：(1)(1)没有不能没有不能(2)(2)能力能力1.1.磁磁场对电场对电流会流会产产生什么作用生什么作用?2.2.磁磁场场力的方向与哪些因素有关力的方向与哪些因素有关?3.3.什么是平衡位置什么是平衡位置?4.4.换换向器的作用是什么向器的作用是什么?5.5.电动电动机的主要构造和工作原理是什么机的主要构造和工作原理是什么?探究探究1 1 探究通探究通电导电导体在磁体在磁场场中受力的方向跟哪些因素有关中受力的方向跟哪些因素有关1.1.结结合合“体体验验”中的活中的活动动,可以得知通可以得知通电导电导体在磁体在磁场场中会受到中会受到的作用。的作用。参考答案：参考答案：力力2.2.猜想与假猜想与假设设：通：通电导电导体在磁体在磁场场中所受力的方向可能跟中所受力的方向可能跟和和有关。有关。参考答案：参考答案：磁场方向电流方向磁场方向电流方向3.3.实验实验方法：通方法：通电导电导体在磁体在磁场场中所受力的方向可能与多个因素中所受力的方向可能与多个因素有关有关,所以在所以在实验实验中采用中采用；根据；根据导导体的运体的运动动方向方向判断所受力的方向判断所受力的方向,采用的是采用的是。参考答案：参考答案：控制变量法转换法控制变量法转换法 4.4.实验设计实验设计：如：如图图所示。所示。(1)(1)探究力的方向与磁探究力的方向与磁场场方向有关：方向有关：思路：使思路：使导导体或体或线线圈中的圈中的不不变变,改改变变,观观察察导导体或体或线线圈的运圈的运动动方向。方向。提示：提示：保持导体或线圈中的电流方向不变保持导体或线圈中的电流方向不变,改变磁体的磁极改变磁体的磁极,如如果导体或线圈的运动方向不变果导体或线圈的运动方向不变,则力的方向与磁场方向无关；则力的方向与磁场方向无关；如果导体或线圈的运动方向改变如果导体或线圈的运动方向改变,则力的方向与磁场方向有关。则力的方向与磁场方向有关。参考答案：参考答案：电流方向磁场方向电流方向磁场方向(2)(2)探究力的方向与探究力的方向与电电流方向有关：流方向有关：思路：使思路：使不不变变,改改变变,观观察察导导体体或或线线圈的运圈的运动动方向。方向。提示：提示：保持磁体的磁极不变保持磁体的磁极不变,改变导体或线圈中的电流方向改变导体或线圈中的电流方向,如如果导体或线圈的运动方向不变果导体或线圈的运动方向不变,则力的方向与电流方向无关；则力的方向与电流方向无关；如果导体或线圈的运动方向改变如果导体或线圈的运动方向改变,则力的方向与电流方向有关。则力的方向与电流方向有关。参考答案：参考答案：磁场方向导体或线圈中的电流方向磁场方向导体或线圈中的电流方向5.5.实验实验数据及分析：数据及分析：分析数据可知通分析数据可知通电导电导体在磁体在磁场场中受到的力的方向与中受到的力的方向与有关。有关。次数次数磁磁场场方向方向导导体体ABAB中的中的电电流方向流方向导导体体ABAB的的运运动动方向方向1 1上上N N下下S SABAB向左运向左运动动2 2上上N N下下S SBABA向右运向右运动动3 3上上S S下下N NABAB向右运向右运动动4 4上上S S下下N NBABA向左运向左运动动提示：提示：分析分析1 1和和2(2(或或3 3和和4)4)组实验组实验,磁场方向相同时磁场方向相同时,改变导体中改变导体中的电流方向的电流方向,导体的运动方向也随之改变导体的运动方向也随之改变,即受力方向与导体中即受力方向与导体中的电流方向有关；分析的电流方向有关；分析1 1和和3(3(或或2 2和和4)4)组实验组实验,导体中的电流方导体中的电流方向相同时向相同时,改变磁场方向改变磁场方向,导体的运动方向也改变导体的运动方向也改变,即受力方向即受力方向与磁场方向有关。与磁场方向有关。参考答案：参考答案：导体中的电流方向和磁场方向导体中的电流方向和磁场方向6.6.交流与交流与评评估：估：(1)(1)通通电导电导体只要是放在磁体只要是放在磁场场中就一定会受到力的作用中就一定会受到力的作用吗吗?提示：提示：当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时当通电导体中的电流方向与磁感线方向垂直时,通电导通电导体会受到力的作用；但当导体中的电流方向与磁感线方向相同体会受到力的作用；但当导体中的电流方向与磁感线方向相同或相反时或相反时,通电导体将不受力的作用。通电导体将不受力的作用。参考答案：参考答案：不一定不一定(2)(2)可以采用哪些方法改可以采用哪些方法改变变通通电导电导体在磁体在磁场场中受到的力的大小中受到的力的大小?提示：提示：通电导体在磁场中会受到力的作用通电导体在磁场中会受到力的作用,所以可以改变导体所以可以改变导体中的电流或改变磁场的强弱来改变通电导体在磁场中所受力的中的电流或改变磁场的强弱来改变通电导体在磁场中所受力的大小。大小。参考答案：参考答案：可以利用滑动变阻器改变电路中电流的大小可以利用滑动变阻器改变电路中电流的大小,或者或者可以换用较强的磁铁增强磁场可以换用较强的磁铁增强磁场,增大通电导体在磁场中受到的增大通电导体在磁场中受到的力。力。(3)(3)通通电导电导体在磁体在磁场场中中为为什么会受到力的作用什么会受到力的作用?提示：提示：奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场奥斯特实验说明通电导体周围存在磁场,磁体周围也存磁体周围也存在磁场在磁场,当这两个磁场靠近时就会发生力的作用。当这两个磁场靠近时就会发生力的作用。参考答案：参考答案：磁极间的相互作用磁极间的相互作用探究探究2 2 电动电动机的工作原理机的工作原理结结合合电动电动机的工作原理机的工作原理图图,分析分析电动电动机的原理机的原理,思考以下思考以下问题问题：1.1.直流直流电动电动机的工作原理是机的工作原理是。参考答案：参考答案：通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动通电导体在磁场中受到力的作用使线圈转动,同时同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向通过换向器及时改变线圈中的电流方向,以保持线圈的持续转以保持线圈的持续转动动2.2.甲甲图图中中为为什么什么c c边边和和a a边边受到的力方向相反受到的力方向相反?提示：提示：通电导体在磁场中受到的力与电流的方向和磁场方向有通电导体在磁场中受到的力与电流的方向和磁场方向有关。磁场方向不变关。磁场方向不变,c,c边和边和a a边中的电流方向相反边中的电流方向相反,所以受到的力所以受到的力的方向相反。的方向相反。参考答案：参考答案：c c边和边和a a边中的电流方向相反边中的电流方向相反3.3.线线圈圈转转到平衡位置到平衡位置时时,为为什么不受力什么不受力?为为什么不能立即停止什么不能立即停止转转动动?提示：提示：线圈转到平衡位置时线圈转到平衡位置时,电刷跟两个半圆环间的绝缘部分电刷跟两个半圆环间的绝缘部分接触接触,线圈中无电流线圈中无电流,线圈不受力。线圈虽然不受力线圈不受力。线圈虽然不受力,但是由于但是由于线圈具有惯性线圈具有惯性,仍然会继续转动。仍然会继续转动。参考答案：参考答案：线圈转到平衡位置时线圈转到平衡位置时,电刷跟两个半圆环间的绝缘电刷跟两个半圆环间的绝缘部分接触部分接触,线圈中无电流线圈中无电流,线圈不受力。线圈靠惯性转动。线圈不受力。线圈靠惯性转动。4.4.线线圈圈转过转过平衡位置后平衡位置后,要使它要使它继续转动继续转动下去下去,c,c边边和和a a边边中的中的电电流方向是怎流方向是怎样实现样实现改改变变的的?提示：提示：换向器能改变电流方向换向器能改变电流方向,从而改变受力方向。从而改变受力方向。参考答案：参考答案：当线圈转过平衡位置时当线圈转过平衡位置时,换向器就能自动改变线圈换向器就能自动改变线圈中的电流方向中的电流方向,从而改变线圈中各边的受力方向从而改变线圈中各边的受力方向,使线圈继续转使线圈继续转动。动。一、探究磁一、探究磁场对电场对电流的作用流的作用1.1.实验过实验过程：程：(1)(1)保持磁保持磁场场的方向不的方向不变变,改改变变_的方向。的方向。(2)(2)保持保持电电流的方向不流的方向不变变,改改变变_的方向。的方向。2.2.通通电导电导体在磁体在磁场场中会受到中会受到_的作用的作用,力的方向跟力的方向跟_和和_都有关系。都有关系。3.3.平衡位置：平衡位置：线线圈平面与磁圈平面与磁场场方向方向_的位置。的位置。电电流流磁磁场场电电流的方向流的方向磁磁场场的方向的方向垂直垂直力力二、二、换换向器的作用向器的作用1.1.组组成：由两个成：由两个_组组成。成。彼此彼此绝缘绝缘的金属半的金属半圆环圆环2.2.作用：每当作用：每当线线圈圈刚刚越越过过_时时,由于由于换换向器的作用向器的作用,改改变变了了线线圈中的圈中的_方向方向,从而改从而改变线变线圈中各圈中各边边的的_方向方向,使使线线圈圈继续转动继续转动。平衡位置平衡位置电电流流受力受力三、三、电动电动机的工作原理机的工作原理1.1.直流直流电动电动机：用机：用_电电源供源供电电的的电动电动机。机。2.2.直流直流电动电动机的原理：通机的原理：通电导电导体在磁体在磁场场中中_使使线线圈圈转动转动,同同时时用用_及及时时改改变线变线圈里的圈里的电电流方向流方向,以保持以保持线线圈的持圈的持续转动续转动。3.3.能量能量转转化：化：_转转化化为为_。直流直流受到力的作用受到力的作用换换向器向器电电能能机械能机械能四、磁四、磁场对场对通通电导电导体作用的其他体作用的其他应应用用1.1.应应用：用：_、磁、磁电电式式电电流流仪仪表、表、电动电动玩具、机器玩具、机器人等。人等。2.2.动动圈式圈式扬扬声器声器发发声的原理：随声音声的原理：随声音变变化的化的_通通过扬过扬声器声器的的线线圈圈,线线圈受到的圈受到的_发发生生变变化化,带动纸带动纸盆振盆振动动,就会使就会使扬扬声器声器发发声。声。动动圈式圈式扬扬声器声器电电流流力的大小力的大小考点考点 通通电导电导体在磁体在磁场场中受力运中受力运动动的方向的方向【典例典例】(2013(2013内江中考内江中考)如如图图所示是所示是“探究磁探究磁场对场对通通电导线电导线的作用的作用”的的实验实验装置。当装置。当闭闭合开关合开关S S时时,导线导线abab中自由中自由电电子定向子定向移移动动的方向是的方向是(选选填填“从从a a到到b b”“”“从从b b到到a a”或或“垂直垂直abab方向方向”),),导线导线abab受到磁受到磁场场力的作用而向左运力的作用而向左运动动；现现在在,如如果只将磁果只将磁场场方向方向变为变为与原来方向相反与原来方向相反,那么那么导线导线abab将向将向运运动动；如果同；如果同时时将将电电流方向和磁流方向和磁场场方向方向变为变为与原来方向与原来方向相反相反,那么那么导线导线abab将向将向运运动动(均均选选填填“左左”或或“右右”)。【思路导引思路导引】解决此类问题的关键是理解影响通电导体在磁场解决此类问题的关键是理解影响通电导体在磁场中受力方向的因素。要改变通电直导线的运动方向中受力方向的因素。要改变通电直导线的运动方向,只能改变只能改变电流方向和磁场方向中的一个电流方向和磁场方向中的一个,两个因素不能同时改变。两个因素不能同时改变。【精讲精析精讲精析】由题图可知导线由题图可知导线abab中电流方向是从中电流方向是从a a到到b,b,所以带所以带负电的自由电子定向移动的方向是从负电的自由电子定向移动的方向是从b b到到a a；通电导体在磁场中；通电导体在磁场中受力的方向与磁场方向、电流方向有关。导线受力的方向与磁场方向、电流方向有关。导线abab受到磁场力的受到磁场力的作用而向左运动作用而向左运动,如果只将磁场方向变为与原来方向相反如果只将磁场方向变为与原来方向相反,那么那么导线导线abab将向右运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原将向右运动；如果同时将电流方向和磁场方向变为与原来方向相反来方向相反,那么导线那么导线abab仍将向左运动。仍将向左运动。答案：答案：从从b b到到a a右左右左【方法归纳方法归纳】判断通电导体受到磁力方向是否改变的方法判断通电导体受到磁力方向是否改变的方法 1.1.下列哪种下列哪种设备设备是根据如是根据如图图所示的所示的实验实验原理制成的原理制成的()A.A.电电熨斗熨斗 B.B.电动电动机机C.C.电电磁磁铁铁 D.D.电热电热水水壶壶【解析解析】选选B B。本题考查电动机的原理。题图中探究的是通电。本题考查电动机的原理。题图中探究的是通电导体在磁场中的受力运动导体在磁场中的受力运动,这是电动机的原理这是电动机的原理,故故B B选项正确；选项正确；电熨斗和电热水壶的原理是电流的热效应电熨斗和电热水壶的原理是电流的热效应,电磁铁的原理是电电磁铁的原理是电流的磁效应流的磁效应,故故A A、C C、D D选项均错。选项均错。2.(20132.(2013常州中考常州中考)小明用漆包小明用漆包线绕线绕成成线线圈圈,将将线线圈两端的漆圈两端的漆全部刮去后放入磁全部刮去后放入磁场场,如如图图所示所示,闭闭合开关合开关S S后后,发现线发现线圈只能偏圈只能偏转转至水平位置至水平位置,不能持不能持续转动续转动。为为使使线线圈持圈持续转动续转动,下列措施中下列措施中可行的是可行的是()A.A.换换用用电压电压更大的更大的电电源源B.B.换换用磁性更用磁性更强强的磁体的磁体C.C.重新制作匝数更多的重新制作匝数更多的线线圈圈,将将线线圈两端的漆全部刮去圈两端的漆全部刮去D.D.在在线线圈的一端重抹油漆圈的一端重抹油漆,干后在适当位置刮去半圈干后在适当位置刮去半圈【解析解析】选选D D。本题考查电动机的原理。换用电压更大的电源。本题考查电动机的原理。换用电压更大的电源和磁性更强的磁体和磁性更强的磁体,只能增大线圈转动的速度只能增大线圈转动的速度,但转动到平衡位但转动到平衡位置时仍会停下来而不能持续转动置时仍会停下来而不能持续转动,A,A、B B错误；为使线圈能持续错误；为使线圈能持续转动转动,要在电路中增加换向器要在电路中增加换向器,可在线圈适当的位置刮去半圈漆可在线圈适当的位置刮去半圈漆,D,D正确；若将线圈两端的漆全部刮去正确；若将线圈两端的漆全部刮去,不能改变线圈中的电流不能改变线圈中的电流方向方向,C,C错误。错误。3.(3.(多多选选)如如图图所示是研究磁所示是研究磁场对场对通通电导线电导线作用的作用的实验实验装置。当装置。当接通接通电电源源,有有电电流由流由A A至至B B通通过导线过导线ABAB时时,它受到磁它受到磁场场力作用而向力作用而向左运左运动动,则则()A.A.只改只改变变磁磁场场方向方向时时,导线导线ABAB将向右运将向右运动动,机械能将机械能将转转化化为电为电能能B.B.只改只改变电变电流方向流方向时时,导线导线ABAB将向右运将向右运动动,电电能能转转化化为为机械能机械能C.C.电电流方向和磁流方向和磁场场方向同方向同时时改改变时变时,导线导线ABAB仍将向左运仍将向左运动动D.D.电电流方向和磁流方向和磁场场方向同方向同时时改改变时变时,导线导线ABAB将向右运将向右运动动【解析解析】选选B B、C C。本题考查影响通电导线在磁场中受到力的作。本题考查影响通电导线在磁场中受到力的作用的因素和能量转化。只改变一个影响因素用的因素和能量转化。只改变一个影响因素,受力运动方向改受力运动方向改变变,能量的转化是电能转化为机械能能量的转化是电能转化为机械能,故故A A错误错误,B,B正确；两个影正确；两个影响因素同时改变时响因素同时改变时,受力运动方向不变受力运动方向不变,故故C C正确正确,D,D错误。故选错误。故选B B、C C。4.4.为为了使了使电动电动机的机的线线圈持圈持续转动续转动,当当线线圈圈转过转过什么位置什么位置时时,换换向向器改器改变变其中的其中的电电流方向流方向()A.A.线线圈平面与磁感圈平面与磁感线线方向平行方向平行时时B.B.线线圈平面与磁感圈平面与磁感线线方向垂直方向垂直时时C.C.线线圈平面与磁感圈平面与磁感线线方向成任意角度方向成任意角度时时D.D.以上都不以上都不对对【解析解析】选选B B。本题考查换向器的作用。为了使电动机的线圈。本题考查换向器的作用。为了使电动机的线圈持续转动持续转动,当线圈转过平衡位置当线圈转过平衡位置,也就是线圈平面与磁感线方向也就是线圈平面与磁感线方向垂直时垂直时,换向器改变其中的电流方向换向器改变其中的电流方向,从而改变线圈的受力方向从而改变线圈的受力方向,使线圈实现持续转动。使线圈实现持续转动。5.5.如如图图是是机的示意机的示意图图,其中能自其中能自动动改改变线变线圈中圈中电电流方流方向的装置叫向的装置叫。【解析解析】本题考查直流电动机的原理。由题图可以看出本题考查直流电动机的原理。由题图可以看出,外部外部电路中有电源电路中有电源,即当线圈中通电时即当线圈中通电时,线圈会在磁场力的作用下转线圈会在磁场力的作用下转动动,故该图是电动机的示意图；为了使线圈能够持续转动故该图是电动机的示意图；为了使线圈能够持续转动,在输在输入电流时采用换向器入电流时采用换向器,使线圈在刚过平衡位置时及时改变线圈使线圈在刚过平衡位置时及时改变线圈中的电流方向中的电流方向,改变线圈的受力方向改变线圈的受力方向,从而使线圈能够实现连续从而使线圈能够实现连续转动。转动。答案：答案：电动换向器电动换向器6.6.如如图图所示所示,闭闭合开关后合开关后,导导体棒体棒abab向右运向右运动动,说说明磁明磁场对场对通通电电导导体有体有的作用；若要使的作用；若要使导导体棒体棒abab向左运向左运动动,正确的操正确的操作之一是作之一是。【解析解析】本题考查磁场对通电导体的作用。当导体棒本题考查磁场对通电导体的作用。当导体棒abab中有电中有电流时流时,其在磁场中会受到力的作用其在磁场中会受到力的作用,故是利用通电导线在磁场中故是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理；若要使导体棒受力的作用的原理；若要使导体棒abab向相反的方向运动向相反的方向运动,只需只需改变电流的方向或改变磁场的方向即可。改变电流的方向或改变磁场的方向即可。答案：答案：力对调磁极力对调磁极(或对调电源正负极或对调电源正负极)7.7.如如图图是是扬扬声器的构造示意声器的构造示意图图,由于通由于通过线过线圈的圈的电电流方向是流方向是的的(选选填填“变变化化”或或“不不变变”),),线线圈在磁圈在磁场场中不断地中不断地带动纸带动纸盆盆,于是于是扬扬声器就声器就发发出了声音。出了声音。【解析解析】扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过图中由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通过图中所示的电流时所示的电流时,线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过线圈受到磁铁的吸引向左运动；当线圈中通过相反方向的电流时相反方向的电流时,线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈受到磁铁的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流线圈的电流是交变电流,它的方向不断变化它的方向不断变化,线圈就不断地来回线圈就不断地来回振动振动,带动纸盆也来回振动带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。于是扬声器就发出了声音。答案：答案：变化振动变化振动8.8.在探究通在探究通电导电导体在磁体在磁场场中受力方向与什么有关中受力方向与什么有关时时,一位同学一位同学做了做了图图甲、乙、丙三个甲、乙、丙三个实验实验,图图中中ABAB表示表示闭闭合合电电路的一部分路的一部分导导体体,导导体上的箭体上的箭头头表示表示电电流方向流方向,F,F表示表示导导体受力方向体受力方向,S,S、N N表示表示蹄形磁蹄形磁铁铁的南北极。的南北极。(1)(1)通通过实验过实验甲和乙甲和乙说说明明,通通电导电导体在磁体在磁场场中的受力方向跟中的受力方向跟的方向有关。的方向有关。(2)(2)通通过实验过实验甲和丙甲和丙说说明明,通通电导电导体在磁体在磁场场中的受力方向跟中的受力方向跟的方向有关。的方向有关。【解析解析】本题采用控制变量法来探究通电导体在磁场中的受力本题采用控制变量法来探究通电导体在磁场中的受力方向跟什么因素有关。对比甲、乙两图方向跟什么因素有关。对比甲、乙两图,控制磁场方向相同控制磁场方向相同,改改变电流方向变电流方向,导体受力方向相反导体受力方向相反,说明通电导体在磁场中的受力说明通电导体在磁场中的受力方向跟电流方向有关；同理方向跟电流方向有关；同理,在甲、丙两图中在甲、丙两图中,控制导体中电流控制导体中电流方向相同方向相同,改变磁场方向改变磁场方向,导体受力方向相反导体受力方向相反,说明通电导体在说明通电导体在磁场中的受力方向跟磁场方向有关。磁场中的受力方向跟磁场方向有关。答案：答案：(1)(1)电流电流(2)(2)磁场磁场 找找你容易找找你容易错错在哪里在哪里?市面上出售一种装有太阳能市面上出售一种装有太阳能电电扇的帽子扇的帽子(如如图图所示所示)。在阳光的。在阳光的照射下照射下,太阳能太阳能电电池板将太阳能池板将太阳能转转化化为为能能,带动带动小小电电扇快扇快速速转动转动,小小电电扇扇转动时转动时又将又将这这种能量种能量转转化化为为能。能。【学生自答学生自答】化学化学电电【教师点评教师点评】错误地将太阳能电池能量的转化理解为蓄电池充电的过程；错误地将太阳能电池能量的转化理解为蓄电池充电的过程；小电扇的核心部件是电动机小电扇的核心部件是电动机,使用时其能量转化应为电能转使用时其能量转化应为电能转化为机械能。化为机械能。【正确答案正确答案】电电机械机械