科學探究：電動機為什么轉動 【知識精講+能力提升】 九年級物理上學期備課精研（滬科版）

滬科版

九年級全冊物理

第十七章

從指南針到磁浮列車

17.3科學探究：電動機為什么轉動洗衣機生活、生產(chǎn)中、科學技術中都離不開電動機，為什么電動機通電后，它就能夠轉動呢？電風扇電梯今天我們一起學習電動機的知識。情景引入：觀察復習回顧

磁體通過磁場對小磁針有力的作用，奧斯特實驗中，電流的磁場對磁針有力的作用。說明電流周圍有磁場。問題磁體的磁場對電流的磁場是否有力的作用？磁場磁場實驗探究1.如圖所示：把導線ab放在磁場里，接通電源，讓電流通過導線ab,觀察它的運動。金屬導軌直導體+-一、磁場對通電導線的作用實驗現(xiàn)象：接通電源，導線ab向外運動。（圖甲）實驗結論：通電導體在磁場中受到力的作用。2.把電源的正負極對調(diào)后接入電路，使通過導線ab的電流方向與原來相反，觀察導線ab的運動方向。（圖乙）實驗結論：說明通電導體在磁場中受力的方向與電流方向有關。實驗現(xiàn)象

：合上開關，導線ab向里運動，與剛才運動方向相反。甲乙3.保持導線ab中的電流方向不變，但把蹄形磁體上下磁極調(diào)換一下，使磁場方向與原來相反，觀察導線ab的運動方向。丙實驗結論：表明通電導體在磁場中運動方向與磁感線方向有關。實驗現(xiàn)象：磁極調(diào)換后觀察到導線ab的運動方向改變。知識拓展：并不是所有的通電直導線在磁場中都受到力的作用，當通電直導線與磁感線方向平行時，此時通電的直導線不受力的作用。實驗表明：通電導線在磁場中受到力的作用，受力的方向跟電流的方向、磁場的方向都有關。問題如果把一個通電的線框放到磁場中，又會怎樣運動？當電流方向或磁場的方向一個改變時，通電導線受力的方向也會改變；若二者同時改變方向時，通電導線受力的方向不變。演示實驗把線圈放在磁場中，接通電源，讓電流通過，觀察它的運動，并分析線框的受力情況。通電線框在磁場中可以轉過一個角度，但不能持續(xù)轉動。實驗現(xiàn)象：線圈為什么不能持續(xù)轉動？問題從通電線圈的受力情況來分析甲：通電線圈在磁場中兩邊受力，但方向相反，發(fā)生順時針轉動。乙：平衡位置：由于線圈上下兩個邊受力大小一樣，方向卻相反。由于慣性，線圈會越過平衡位置。丙：線圈靠慣性越過平衡位置后，由于磁場力的作用阻礙線圈沿順時針方向轉動，線圈不能夠持續(xù)轉動下去。線框的受力和運動情況分析想想做做讓線圈轉起來把一段粗漆包線繞成3cm×2cm的矩形線圈，漆包線在線圈的兩端各伸出3cm。然后，用小刀刮兩端引線的漆皮，左端全部刮掉，右端只刮上半周或下半周。分析：線圈越過平衡位置后，右端接觸到?jīng)]有刮掉絕緣漆的部分，電路中沒電流，不受力的作用，由于慣性，線圈繼續(xù)轉動。這就是一臺小小的電動機把線圈放在支架上，線圈下放一塊強磁鐵。給線圈通電并用手輕推一下，線圈就會不停地轉下去。我有辦法！在“小小電動機”的實驗中，采用刮去引線漆皮的辦法來控制電路的通斷，只有半周獲得動力，如果不停止給線圈供電，有什么辦法使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會更平穩(wěn)、更有力地轉動下去？問題如果在線圈越過平衡位置后，設法改變線圈中電流的方向，來改變線圈的轉動方向，線圈就能沿原來方向繼續(xù)轉下去。定子（磁體）換向器

1.轉子：能夠轉動的部分。2.定子：固定不動的部分。3.換向器(1)兩個銅制的彼此絕緣的半環(huán)E、F.(2)換向器的作用：當線圈每轉到平衡位置時，自動改變線圈中電流方向，從而實現(xiàn)了線圈的持續(xù)轉動。轉子（線圈）電刷（A、B）4.直流電動機：利用直流電源供電的電動機叫做直流電動機二、電動機的基本構造及工作原理5.直流電動機的工作過程：通電線圈在磁場中兩邊受力，發(fā)生順時針轉動。線圈轉到平衡位置，電刷接觸到換向器中間絕緣部分，不受力，利用慣性轉過平衡位置線圈越過平衡位置后，利用換向器改變電流的方向，受力方向改變。仍然順時針轉動。利用慣性轉過平衡位置后，又改變了電流的方向和受力方向。通電線圈在磁場中受力而轉動。

6.電動機的原理：8.電動機的優(yōu)點：構造簡單、控制方便、體積小、效率高，而且對環(huán)境污染很小。7.能量轉化：把電能轉化為機械能電動機是很多家電的核心部件9.實際的電動機：實際的電動機有多個線圈，每個線圈都接在一對換向片上，以保證每個線圈在轉動過程中受力的方向都能使它朝同一方向轉動。實際的直流電動機的轉子定子轉子思考：通電線圈在磁場中是根據(jù)什么原理轉動起來的？揚聲器是怎么發(fā)聲的學校的操場上掛著揚聲器（喇叭），收音機、電視機、音響中都有揚聲器，每天我們都能聽到揚聲器發(fā)出的悠揚聲音。那么，揚聲器是怎樣發(fā)出聲音的呢？科學世界1.作用：它是把電信號轉變?yōu)槁曇粜盘柕难b置。揚聲器2.結構：線圈、永久性磁體、錐形紙盆。3.原理：揚聲器的線圈中通入攜帶聲音信息、時刻變化的電流，由于線圈中的電流方向是不斷的變化，線圈就不斷的來回振動，帶動紙盆也不斷地來回振動，于是揚聲器就發(fā)出了聲音。1、探究實驗：什么情況下磁能生電①實驗器材蹄形磁體、導體AB、靈敏電流計、開關、導線等。蹄形磁鐵A

靈敏電流計開關BA

導體三、磁生電把導體AB、開關、電流表串聯(lián)在一起，放入蹄形磁體的磁場中，通過電流表的指針是否偏轉來判斷電路中是否有電流產(chǎn)生。BA

實驗器材的連接②設計實驗把普通電流表換為靈敏電流計如果電路中產(chǎn)生的電流太小，有什么辦法改進實驗，應該用什么器材來檢測電流呢？磁能生電的條件可能較多，注意用控制變量法探究。Ⅰ.使導體靜止.Ⅱ.使導體沿著磁感線運動（向上或向下）.Ⅲ.使導體與磁感線垂直（水平向左或向右）或斜向運動.使導體AB在磁場中進行以下運動，觀察電流表指針偏轉的情況電路狀態(tài)導體在磁場中運動情況電流靜止沿著磁感線運動與磁感線垂直或斜向運動電路斷開與磁感線垂直或斜向運動無無有無導體在磁場中的運動及產(chǎn)生電流的情況③實驗過程與記錄電路閉合④實驗結論⑤導體中產(chǎn)生感應電流的條件

電路閉合.

一部分導體在磁場中做切割磁感線的運動。閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應，產(chǎn)生的電流叫做感應電流。猜想①：感應電流的方向可能與導體運動方向有關。猜想②：感應電流的方向可能與磁場方向有關。猜想：影響感應電流方向的因素可能有哪些呢？下面我們運用控制變量法進行探究2、探究實驗：影響感應電流方向的因素①設計實驗保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），觀察電流表指針偏轉的方向。保持導體運動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），觀察電流表指針偏轉的方向。②進行實驗感應電流的方向與導體做切割磁感線運動的方向有關保持磁場的方向不變，改變導體水平運動的方向（向左或向右），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉的方向相反。感應電流的方向與磁場方向有關保持導體運動的方向不變，改變磁場的方向（磁極對調(diào)），發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉的方向相反。實驗結論影響感應電流方向的因素：①導體做切割磁感線運動的方向；②磁場方向。視頻演示-電磁感應現(xiàn)象閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時，導體中就產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應。由于發(fā)生電磁感應現(xiàn)象而產(chǎn)生的電流叫感應電流。3.感應電流的方向與導體切割磁感線的運動方向和磁場的方向有關。1.電磁感應：2.感應電流：4.電磁感應現(xiàn)象的應用發(fā)電機、變壓器等發(fā)電機變壓器小結

演示實驗觀察手搖發(fā)電機怎樣發(fā)電的(1)觀察發(fā)電機對小燈泡亮度的影響。把手搖發(fā)電機跟小燈泡連接起來，搖動手柄使線圈轉動，觀察到什么？小燈泡發(fā)光，說明電路中有了電流。線圈轉得越快，小燈泡越亮，說明感應電流越大。(2)用電流表換下小燈泡，慢搖發(fā)電機,電流表指針會怎樣擺動？發(fā)現(xiàn)電流計的指針左右擺動；說明了通過電流表中的電流方向是變化的。(3)把兩個發(fā)光二極管極性相反地并聯(lián)起來，接到原來燈泡的位置，轉動搖把.二極管交替發(fā)光，說明產(chǎn)生的電流方向不停在改變。四、發(fā)電機1．交流電(AC)(1)概念：大小和方向隨時間周期性變化的電流，叫交變電流，簡稱交流(2)頻率：電流在1秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。單位是赫茲，符號是Hz；我國電網(wǎng)交流電頻率為50Hz。(3)周期：交流周期性變化一次的時間。單位：s；我國電網(wǎng)交流供電，周期為0.02S。2.直流電(DC):方向不變的電流叫直流電。（2）交流發(fā)電機的工作過程：當線圈轉到與磁感線垂直時，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當線圈轉過平衡位置時，線圈切割磁感線，線圈中產(chǎn)生電流當轉子繼續(xù)向下旋轉到達與磁感線垂直位置時，線圈沒有切割磁感線，線圈中不產(chǎn)生電流當線圈繼續(xù)旋轉，線圈轉過了180度以后，線圈的每條邊的運動方向正好相反，故它們產(chǎn)生感應電流的方向也會相反3.發(fā)電機(1)工作原理：電磁感應現(xiàn)象(2)發(fā)電機分為：交流發(fā)電機和直流發(fā)電機兩類。4.交流發(fā)電機(1)構造：由定子和轉子組成，包括磁極、線圈、銅環(huán)、電刷等。實際大型發(fā)電機采取的是線圈不動，磁極旋轉的方式來發(fā)電，叫旋轉磁極式發(fā)電機。旋轉磁極式發(fā)電機發(fā)電機是機械能轉化為電能的裝置

發(fā)電機的機械能可以來自風，來自高處下落的水，或者汽輪機（核電站）、內(nèi)燃機、蒸汽輪機（火力發(fā)電站）等。水輪機葉輪三峽大型發(fā)動機組風力發(fā)電5.發(fā)電機的能量轉化當你唱歌時，要用到話筒（麥克風）.右圖是動圈式話筒構造示意圖.請用“磁生電”具體說明動圈式話筒的原理.觀察思考當你對著話筒說話或唱歌時，聲音帶動膜片振動，與膜片相連的線圈也跟著一起振動，線圈在磁場中做切割磁感線的運動，能產(chǎn)生隨聲音的變化而變化的電流，經(jīng)過放大后，通過揚聲器還原成聲音.電動機發(fā)電機原理通電線圈在磁場中受力轉動電磁感應現(xiàn)象原理圖能量的轉化電能轉化為機械能機械能轉化為電能線圈轉動原因通電線圈受力轉動在外力作用下轉動線圈中電流來源由電源提供線圈產(chǎn)生感應電流電路中作用用電器電源

發(fā)電機和電動機的區(qū)別1．（2020?濟南）物理學原理在生產(chǎn)、生活中有著廣泛的應用，很多機器、設備都是根據(jù)物理學原理制成的。利用如圖所示實驗的原理可以制成（）A．發(fā)電機 B．電動機

C．內(nèi)燃機 D．電磁鐵A課堂練習2．（2020?山西）如圖所示，小明用漆包線、兩節(jié)干電池、磁鐵等器材，成功制作了一個小小電動機。他想改變電動機線圈轉動的方向，下列方法可行的是（）A．只增強磁鐵的磁性 B．只增加線圈的匝數(shù)

C．只增大線圈中的電流 D．只將磁鐵的磁極對調(diào)D3．（2020春?吳興區(qū)期中）如圖為直流電動機的基本構造示意圖，閉合開關線圈沿順時針轉動，現(xiàn)要線圈沿逆時針轉動，下列方法中可行的是（）A．將電源正負極對調(diào)下

B．增加電源電壓

C．換用磁性更強的磁鐵

D．對換磁極同時改變電流方向A4．（2020?宿遷）如圖所示，當閉合開關的瞬間，導體棒AB水平向右運動；若同時對調(diào)電源與磁體的兩極，再次閉合開關時，導體棒AB的運動方向是（）A．水平向右 B．水平向左

C．豎直向上 D．豎直向下A5．（2020?廣州）矩形銅線框在某磁場中的位置如圖所示，ab、bc、ed和fe段都受到該磁場的作用力，下列哪兩段受到該磁場的作用力方向相同（）A．a(chǎn)b段與bc段 B．a(chǎn)b段與ed段

C．a(chǎn)b段與fe段 D．fe段與ed段B6．（2020?錦州）下列四幅圖中與電動機工作原理相同的是（）C7．（2020?湘潭）新型智能手機無線充電技術應用了電磁感應原理，當交變電流通過充電底座中的線圈時，線圈產(chǎn)生磁場，帶有金屬線圈的智能手機靠近該磁場（如圖）就能產(chǎn)生電流，通過“磁生電”來實現(xiàn)充電。下列設備也是利用“磁生電”原理工作的是（）A．電烙鐵 B．電動機

C．發(fā)電機 D．電磁起重機C8．（2020?湘西州）如圖，導體AB、導線跟電流表組成閉合回路，在下列情況下磁場里的導體AB能夠產(chǎn)生感應電流的是（）A．讓導體AB在磁場中靜止

B．讓導體AB沿水平方向做切割磁感線運動

C．讓導體AB沿豎直方向順著磁感線向下運動

D．讓導體AB沿豎直方向逆著磁感線向上運動B9．（2020?葫蘆島）下列四幅圖中的設備，與動圈式話筒工作原理相同的是（）D10.如圖所示的手搖式手電筒，筒內(nèi)沒有電池，只要轉動手電筒的搖柄，燈泡就能發(fā)光。以下設備與這種手電筒工作原理相同的是（

）A．發(fā)電機 B．電動機C．汽油機