17.2　探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理

17.2探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理圖1721一探究磁場(chǎng)對(duì)電流的作用實(shí)驗(yàn)器材：電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、金屬軌道、金屬棒、蹄形磁體、滑動(dòng)變阻器。實(shí)驗(yàn)步驟：圖1722(1)閉合開(kāi)關(guān)，就有電流通過(guò)這根金屬棒，電流的方向是從B到A，這時(shí)會(huì)看到金屬棒AB向右運(yùn)動(dòng)。(2)保持磁體的N極和S極位置不變，讓通過(guò)金屬棒AB的電流方向與原來(lái)相反，觀(guān)察金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)方向。(3)保持金屬棒AB中的電流方向與(1)中的電流方向相同，把磁體的兩個(gè)磁極對(duì)調(diào)，使磁場(chǎng)的方向與(1)中相反，觀(guān)察金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)方向。(4)同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向，觀(guān)察金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)情況。(5)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，使磁場(chǎng)方向分別由上向下、由下向上，觀(guān)察金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)情況。記錄數(shù)據(jù)：電流方向BAABBAAB無(wú)無(wú)磁場(chǎng)方向由上向下由上向下由下向上由下向上由上向下由下向上金屬棒AB的運(yùn)動(dòng)情況向右移動(dòng)向左移動(dòng)向左移動(dòng)向右移動(dòng)不動(dòng)不動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中會(huì)受到_，力的方向跟導(dǎo)體中_和_都有關(guān)系，當(dāng)磁場(chǎng)方向和電流方向都與原來(lái)相反時(shí)，力的方向_。評(píng)估交流：要合理地控制變量。磁場(chǎng)對(duì)電流產(chǎn)生力的作用，力的方向跟電流方向和磁場(chǎng)方向都有關(guān)，這是一個(gè)因素跟多個(gè)因素之間的關(guān)系，所以要探究這類(lèi)問(wèn)題，必須用到控制變量法。二磁場(chǎng)對(duì)通電線(xiàn)圈的作用通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中_轉(zhuǎn)動(dòng)，但_在磁場(chǎng)中持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。三換向器1作用每當(dāng)線(xiàn)圈剛越過(guò)_時(shí)，它能自動(dòng)改變線(xiàn)圈中的_，使線(xiàn)圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。2構(gòu)造換向器由兩個(gè)彼此絕緣的_組成。四電動(dòng)機(jī)1電動(dòng)機(jī)的工作原理電動(dòng)機(jī)是利用通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中_的原理工作的。2直流電動(dòng)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)直流電動(dòng)機(jī)主要由_、_、電刷和_等組成。3能量轉(zhuǎn)換_能轉(zhuǎn)化成_能。類(lèi)型一磁場(chǎng)對(duì)電流的作用例1 如圖1723所示是檢驗(yàn)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體作用力的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)導(dǎo)體ab中有某方向電流通過(guò)時(shí)，它受到磁場(chǎng)的作用力方向向上。圖1723 (1)如果僅將兩磁極對(duì)調(diào)位置，導(dǎo)體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。(2)如果磁極位置不變，僅改變ab中的電流方向，導(dǎo)體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。(3)如果同時(shí)對(duì)調(diào)磁極位置和改變電流方向，導(dǎo)體ab受力方向_(選填“向上”或“向下”)。方法指導(dǎo) 一變則變，全變不變：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用，力的方向與電流的方向和磁場(chǎng)的方向有關(guān)。當(dāng)電流的方向和磁場(chǎng)的方向有一個(gè)發(fā)生改變時(shí)，導(dǎo)體受力的方向就會(huì)發(fā)生改變；當(dāng)電流的方向和磁場(chǎng)的方向全都發(fā)生改變時(shí)，導(dǎo)體受力的方向不改變。類(lèi)型二電動(dòng)機(jī)的工作原理例2 某同學(xué)進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)(如圖1724所示)，該電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理是_。如果要增大電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速，下列措施不可行的是_。圖1724A向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片PB換用磁性更強(qiáng)的磁體C增加電池的節(jié)數(shù)D將磁體N、S極對(duì)調(diào)方法指導(dǎo) 一增則增，全增更增：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原因是通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到力的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢與電流的大小和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱有關(guān)。當(dāng)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不變，電流增大時(shí)，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速增大；當(dāng)電流的大小不變，磁場(chǎng)的強(qiáng)度增強(qiáng)時(shí)，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速也會(huì)增大；當(dāng)電流的大小和磁場(chǎng)的強(qiáng)度都增大時(shí)，線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)速變得更大。類(lèi)型三換向器的作用例3 如圖1725所示的裝置，線(xiàn)圈abcd轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)甲、乙位置。圖1725(1)圖甲中ab段導(dǎo)線(xiàn)的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)，圖乙中ab段導(dǎo)線(xiàn)的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)。(2)圖甲中ab段導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力F的方向豎直向上，請(qǐng)標(biāo)出圖乙中ab段導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的方向。(3)本裝置是采用的_方法使線(xiàn)圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去。(4)裝置斷電后，線(xiàn)圈并不會(huì)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這是由于線(xiàn)圈具有_要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。易錯(cuò)警示換向器的作用課堂反饋(七)探究電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的原理1.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)_基本原理制成的，它的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與_和_有關(guān)，而它的轉(zhuǎn)動(dòng)速度與_和_有關(guān)。2如圖71所示，使線(xiàn)圈位于兩磁極間。圖71(1)通電后，圖甲中ab段導(dǎo)線(xiàn)的電流方向是_(選填“由a到b”或“由b到a”)。圖甲中ab段導(dǎo)線(xiàn)受磁場(chǎng)力的方向向上，用箭頭標(biāo)示出圖丙中ab段導(dǎo)線(xiàn)所受磁場(chǎng)力的方向。(2)線(xiàn)圈轉(zhuǎn)過(guò)圖乙所示位置，用_的辦法可使線(xiàn)圈靠磁場(chǎng)力繼續(xù)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)至少半圈。(3)圖乙中的線(xiàn)圈通電快速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于線(xiàn)圈本身有電阻。此過(guò)程將電能轉(zhuǎn)化為_(kāi)能和_能。圖723如圖72所示是直流電動(dòng)機(jī)的示意圖，其中3和4是電刷，那么1和2的名稱(chēng)是_，它由兩個(gè)彼此_的金屬半圓環(huán)構(gòu)成，它的作用是當(dāng)線(xiàn)圈剛轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)，自動(dòng)改變_，使線(xiàn)圈能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去；當(dāng)線(xiàn)圈剛好轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)，兩個(gè)電刷跟兩個(gè)金屬半圓環(huán)的絕緣部分相接觸，線(xiàn)圈中無(wú)電流流過(guò)，所以此時(shí)線(xiàn)圈不受力的作用，但線(xiàn)圈由于_會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而越過(guò)平衡位置。詳解詳析【新知梳理】一、力的作用電流方向磁場(chǎng)方向不變二、受力不能三、1.平衡位置電流方向2.金屬半圓環(huán)四、1.受力轉(zhuǎn)動(dòng)2.磁體線(xiàn)圈換向器3電機(jī)械【應(yīng)用示例】例1(1)向下(2)向下(3)向上解析 通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向取決于兩個(gè)因素：電流方向和磁場(chǎng)方向。只要改變其中的任何一個(gè)因素，就可以改變導(dǎo)體的受力方向；若同時(shí)改變電流方向和磁場(chǎng)方向，則導(dǎo)體的受力方向不變。例2通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到力的作用D解析 電動(dòng)機(jī)是利用通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的；向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P，可以增大電流，從而增大線(xiàn)圈受力，提高線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速，A不符合題意；換用磁性更強(qiáng)的磁體，可以增大線(xiàn)圈受力，提高線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速，B不符合題意；增加電池的節(jié)數(shù)，可以增大電壓，使電流增大，從而增大線(xiàn)圈受力，提高線(xiàn)圈轉(zhuǎn)速，C不符合題意；將N、S極對(duì)調(diào)，可以改變轉(zhuǎn)動(dòng)方向，不能改變轉(zhuǎn)速，D符合題意。例3(1)由b到a由a到b(2)如圖所示(3)改變電流方向(4)慣性解析 (1)由于電流從電源的正極出發(fā)，故圖甲中ab段導(dǎo)線(xiàn)中的電流方向是由b到a；在圖乙中，導(dǎo)線(xiàn)ab中的電流方向是由a到b，與圖甲的電流方向相反。(2)磁場(chǎng)方向不變，導(dǎo)線(xiàn)ab中的電流方向改變，所以導(dǎo)線(xiàn)ab的受力方向改變，圖甲中導(dǎo)線(xiàn)ab的受力方向豎直向上，所以圖乙中導(dǎo)線(xiàn)ab的受力方向豎直向下。(3)由圖可知本裝置是采用改變電流方向的辦法使線(xiàn)圈連續(xù)