資源簡介

(共50張PPT)
科學探究:電動機為什么會轉動
【體驗1】磁場對通電直導線的作用
活動:準備臺燈、條形磁體。
活動1:將條形磁體直接接觸沒有通電的臺燈,觀察燈泡內燈絲是否擺動。
活動2:將臺燈接通電源發光,將條形磁體靠近臺燈,觀察燈泡內燈絲是否擺動(注意安全)。
(1)活動1中的臺燈的燈絲　　　　(選填“能”或“不能”)擺動;
(2)活動2中的臺燈的燈絲　　　　(選填“能”或“不能”)擺動。
提示:(1)不能　(2)能
【體驗2】電動機的原理
活動:準備兩節電池、漆包線一段、磁體、金屬絲支架。
活動1:如圖,將漆包線繞成圓形線圈,
將漆包線的兩端的漆層全部刮掉,按圖
連接電路,觀察線圈的轉動情況。
活動2:將漆包線一端的漆層全部刮掉,
另一端的漆層只刮去半周,接通電路,
觀察線圈的轉動情況。
(1)活動1和活動2中線圈　　　　　　(選填“能”或“不能”)轉動,原因是　　　　　　　　　　　　。
(2)活動1中,線圈　　　　　　(選填“能”或“不能”)持續轉動。活動2中,線圈　　　　　　(選填“能”或“不能”)持續轉動。
提示:(1)能　通電導體在磁場中受到力的作用
(2)不能　能
1.電動機由哪些部件組成
2.通電導體在磁場中受到力的方向與哪些因素有關
3.電動機為什么會轉動
探究1 磁場對通電導線的作用
1.結合“體驗1”,可以得知通電導體在磁場中受到　　　　的作用。
參考答案:力
2.猜想與假設:
通電導體在磁場中所受力的方向可能與　　　　的方向有關,也可能與　　　　的方向有關。
參考答案:電流　磁場
3.實驗方法:
(1)磁力是看不到、摸不著的,所以在實驗中是利用　　　　法,根據　　　　判斷導體的受力情況。
(2)通電導體的受力方向可能與多個因素有關,在探究時,需利用　　　　　　　法。
參考答案:(1)轉換　導體是否運動　(2)控制變量
4.實驗設計:如圖所示
(1)探究通電導體受力方向與電流方向的關系:
思路:需控制　　　　不變,改變　　　　　　　。如圖所示,通過　　　　　　　　　　改變電流方向。
提示:利用控制變量法,控制一個量(探究量)改變,其他量不變。
電源正負極改變,電流方向改變。
參考答案:磁體磁場方向　電路中的電流方向
調換電源正負極
(2)探究通電導體與磁場方向的關系:
思路:需控制　　　　不變,改變　　　　　　　　。如圖所示,通過　　　　　　　　　,改變磁體的磁場方向。
參考答案:電流方向　磁體的磁場方向　對調N、S極
5.實驗記錄及分析:
分析實驗數據,你可得出的實驗結論是
(1)與電流方向的關系:________________________________;
(2)與磁場方向的關系:________________________________。
序號 磁體磁場方向 電流方向 通電導體
受力方向
1 上端N極,下端S極 從b到a 向右
2 上端N極,下端S極 從a到b 向左
3 上端S極,下端N極 從b到a 向左
提示:(1)分析1、2兩次實驗數據可知,磁體磁場方向不變,改變電流方向,通電導體的運動方向改變,故可得出通電導體的受力方向與電流方向有關。
(2)分析1、3兩次實驗數據可知,通電導體中的電流方向不變,改變磁體的磁場方向,通電導體的運動方向也改變,故可得出通電導體的受力方向與磁體的磁場方向有關。
參考答案:(1)磁場方向一定時,電流方向相反,導體受力方向相反
(2)電流方向不變時,磁場方向相反,導體受力方向相反
6.交流與評估:
(1)為什么金屬桿要放到光滑的金屬導軌上
提示:金屬桿和金屬導軌都是導體,只要金屬桿與金屬導軌接觸就會有電流通過,且金屬導軌越光滑,金屬桿運動時受到的阻力就越小。
參考答案:使金屬桿中有電流通過;減少金屬桿運動時受到的阻力。
(2)怎樣改變通電導體在磁場中受到的力的大小
提示:通電導體的受力方向與電流方向和磁場方向有關,所以改變力的大小應該考慮電流的大小和磁場強弱。
參考答案:利用滑動變阻器改變電路中電流的大小或改用磁場強弱不同的磁體,都可以改變通電導體在磁場中受到的力。
探究2 電動機的工作原理
結合“體驗2”中的活動,思考下列問題:
1.在“體驗2”活動中,接通電路后,線圈為什么能轉動
提示:接通電路后,線圈中有電流通過,上下兩個邊的漆包線中電流方向相反,通電線圈在磁場中受到磁場力的作用,兩個邊受到的磁場力方向相反,于是線圈開始轉動。
參考答案:通電線圈在磁場中受到磁場力的作用。
2.按照(a)、(b)兩圖接通電路,通電線圈轉過　　　度時受力平衡,分析線圈靜止時的受力情況,線圈為什么不連續轉動
提示:通電線圈上下兩個邊在磁場中受到的力的方向不同,當這兩個力作用在一條直線上時,線圈所處的位置稱為平衡位置,線圈到達平衡位置時由于慣性會沖過平衡位置,在平衡位置附近來回擺動幾次后停止運動。
參考答案:90　線圈在平衡位置上下兩個邊受到的力大小相等,方向相反,作用在一條直線上
3.分析(a)(b)兩圖,線圈中電流方向發生了怎樣的變化,轉到圖(b)位置時線圈為什么還能繼續轉動一點
提示:在圖(a)中,半環2與電刷4接觸,半環1與電刷3接觸,電流方向由半環2流向半環1,線圈AB邊受到向上的力,線圈CD邊受到向下的力,于是線圈開始沿順時針方向轉動;圖(b)是平衡位置,此時線圈中沒有電流,線圈不受磁場力的作用,線圈由于具有慣性會越過該位置。
參考答案:(a)圖中線圈電流方向由半環2流向半環1,圖(b)線圈中沒有電流　圖(b)中沒有電流,線圈不受力的作用,線圈由于具有慣性沖過平衡位置,從而還能繼續轉動一點。
4.對比圖(c)和圖(a),線圈中電流的方向發生了怎樣的變化,線圈的受力方向及其轉動方向又如何呢 (d)圖又重新回到了平衡狀態,綜合分析線圈轉動一周過程中,線圈中電流方向改變了幾次實現了線圈繼續重復轉動
提示:在圖(b)中,線圈由于慣性沖過平衡位置后,圖(c)中半環1和電刷4接觸,半環2和電刷3接觸,線圈中電流方向由半環1流向半環2,于是線圈就繼續沿順時針方向轉動。圖(d)線圈中電流消失,處于平衡狀態,由于慣性,會沖過平衡位置,繼而回到圖(a)狀態,重復旋轉。在整個轉動過程中,依靠兩個半環與電刷配合,每轉動半周,線圈中電流方向就改變一次,實現了線圈連續轉動;線圈中的電流方向是發生變化的,變得與原來相反,轉動半圈電流方向就改變一次,使線圈受力方向變得相反。
參考答案:半環1和電刷4接觸,半環2和電刷3接觸,電流方向變為由半環1流向半環2　AB邊受向下的力,CD邊受的力變為向上,繼續順時針轉動　兩次
5.電路中是通過　　　　　　　　　改變線圈中的電流方向的。
提示:在線圈轉動過程中,依靠兩個半環與電刷配合,每轉動半周,線圈中電流方向就改變一次,使線圈受力方向變得相反,實現電流方向改變的是兩個半環。
參考答案:兩個半環
一、磁場對通電導體的作用
1.磁場對通電導體有_____作用。
2.受力的方向與_____方向和_____方向有關。當電流方向和磁
場方向中的一個改變時,受力方向_____;兩者同時都改變時,受
力方向_____。
力的
電流
磁場
改變
不變
二、電動機
1.結構:外殼、磁體、軸、線圈。
2.原理:磁體對通電線圈有_____作用。
3.能量轉化:_____轉化為_______。
4.兩個半環:
(1)作用:當線圈轉過_________時自動改變線圈中的電流方向。
(2)目的:使線圈在磁場中能夠_____轉動。
力的
電能
機械能
平衡位置
持續
【拓展延伸】電動機使用時能量的轉化
電動機在使用時將電能轉化為機械能,同時,線圈通電時,由于電流熱效應的存在,電流流經線圈時也會將部分電能轉化為熱能,所以在電動機使用時,要及時將產生的熱量散發出去,常見的是在電動機中安裝風扇或散熱片等。
考點1 探究磁場對通電導體的作用
【典例1】借助如圖所示的實驗裝置,小明探究“磁場對通電直導線的作用”。閉合開關S,原本靜止的輕質硬直導線AB水平向右運動。要使AB水平向左運動,下列措施中可行的是(　　)
A.將A、B兩端對調
B.將滑動變阻器的滑片P向右移動
C.換用磁性更強的蹄形磁體
D.將蹄形磁體的N、S極對調
【思路導引】
【精講精析】選D。本題考查的是磁場對電流的作用,將A、B兩端對調,只改變了導體的兩端點;將滑動變阻器的滑片P向右移動,減小電路中的電流,減小了導線的運動速度;換用磁性更強的蹄形磁體,將增大導線的運動速度。這幾種做法都不會改變運動方向,故A、B、C錯。將蹄形磁體的N、S極對調,只改變一個影響因素(磁場方向),AB受力方向改變,則運動方向改變,故D正確。
【方法歸納】磁場對通電導體作用時力的方向的判斷
(1)通電導體在磁場中受到力的作用且受力方向取決于電流方向和磁場方向。
①當電流方向或磁場方向與原來相反時,受力方向也與原來相反;
②當電流方向和磁場方向同時改變時,受力方向不變。
(2)導體中的電流越大,磁場越強,受到的作用力越大。
(3)當導體中的電流方向與磁場方向平行時,導體不受磁場力的作用。
考點2 電動機的工作原理
【典例2】如圖甲是直流電動機模型,圖乙是自制簡易電動機模型。現在主要討論圖乙簡易電動機的制作與操作問題:
(1)繞制線圈的銅絲外表有漆皮,必須對線圈引出線的兩端(擱置于銅質彎鉤的部位)進行刮漆處理,刮漆方法見放大圖。按這種方法刮漆,目的是使線圈能夠　　　,因此這一部位就相當于圖甲中的　　　　　(填某一部件的名稱)。
(2)如果整個制作沒有問題,但接上電源后線圈不動,這時應做哪些嘗試 (說出兩點即可)
①__________________________________________________;
②__________________________________________________。
【思路導引】解決本題的關鍵點
【精講精析】本題考查直流電動機的工作原理。
(1)對線圈引出線的兩端(擱置于銅質彎鉤的部位)進行刮漆處理,這樣就相當于加了兩個半環,線圈就能連續轉動了;
(2)線圈不動的原因可能有線圈正好停止在平衡位置、線圈受到的磁場力較小等,所以,如果線圈轉到平衡位置不動時,可以用手給它一個力,使其越過平衡位置繼續轉動;如果不是在平衡位置,說明受到的磁場力較小,可以增強磁體磁性、增加電池的個數以增大線圈中電流,使線圈受到的磁場力增大。
答案:(1)導電(或接觸良好)　半環
(2)①將線圈旋轉一定角度　②增大電源電壓(或換一塊磁性更強的磁體)
【方法歸納】直流電動機不轉的四類原因及解決措施
原因種類 具體故障 處理方法
電路原因 電刷與半環接觸不良 將半環、電刷表面氧化層刮去,使二者接觸良好
電流太小 增大電源電壓
線圈內部開路 更換線圈
半環變形,電刷同時接觸同一個半環,使線圈被短路 調好半環位置
原因種類 具體故障 處理方法
磁場原因 磁體的磁性弱 換強磁體
機械原因 線圈被卡住,電刷與半環接觸太緊或線圈轉軸受到的摩擦力太大 調節松緊,減少摩擦
位置原因 線圈剛好處在平衡位置 用手轉動線圈使其轉過平衡位置
1.如圖所示,用來研究磁場對電流作用力的實驗裝置是(　　)
【解析】選D。本題考查磁場對通電導線的作用。A裝置是探究電磁鐵磁性強弱與電流大小關系的實驗;B實驗是奧斯特實驗,說明了通電導體周圍有磁場;C圖是探究電磁鐵磁性強弱與線圈匝數關系的實驗;D圖是探究磁場對電流作用力的實驗。
2.(多選)某通電直導體在磁場中受到磁場力的作用,若要使該通電導體所受的磁場力反向,以下措施正確的是(　　)
A.只將磁場反向　　　　　　　　B.只將電流反向
C.將磁場和電流同時反向 D.以上方法均可
【解析】選A、B。本題考查磁場對通電導體的作用。通電導體在磁場中的受力方向與電流方向和磁場方向有關,只改變電流方向或磁場方向,都可以使通電導體的受力方向發生變化。若二者方向同時改變,磁場力方向不變。
3.如圖所示的兩個實驗中,閉合開關后,能觀
察到導體ab運動的是　　　　　　圖,這個現象說明磁場對
　　　　　　有力的作用。
【解析】本題考查電動機原理。圖甲中有電源,導體ab處于磁場中,閉合開關,導體中有電流通過,磁場對電流有力的作用,能觀察到導體ab運動,也就是通電導體在磁場中受力運動;圖乙中無電源,閉合開關,導體ab不會運動。
答案:甲　電流
4.如圖所示,在直流電動機的工作過程中,兩個半環起了關鍵的作用,它能使線圈剛剛轉過平衡位置時就自動改變線圈中的　　　　,從而實現通電線圈在磁場中的連續轉動。電動機工作時是把電能轉化為　　　能,實際使用的直流電動機由
　　　和　　　　兩部分組成,如圖所示的線圈為　　　　　。
【解析】本題考查線圈平衡位置的特點。直流電動機是根據通電線圈在磁場中受力轉動的原理制成的,它是一種將電能轉化為機械能的機器。為了讓電動機能夠持續轉動,在制作電動機時增加了兩個半環,當線圈剛好轉過平衡位置時就自動改變線圈中的電流的方向,及時改變通電線圈的受力方向,保證電動機能夠連續轉動。實際使用的直流電動機是由轉子和定子兩部分組成,圖中線圈是轉動的,稱為轉子。
答案:電流方向　機械　轉子　定子　轉子
5.如圖所示的實驗中,閉合開關后,導體棒ab向右運動,這說明
　　　　　　對通電導體有力的作用;若要使ab向左運動,你的方法是_____________________________________________。
【解析】本題考查磁場對通電導線的作用。導體棒發生運動是因為放在了磁場中,故是磁場對導體產生了力的作用。要使力的方向發生變化,可以改變磁場方向或電流方向。
答案:磁場　改變磁場方向或改變電流方向
6.如圖是揚聲器的示意圖,當線圈通過方向不斷變化的交變電流時,線圈和　　　　　發生相互作用,線圈就不斷地振動,從而帶動紙盆振動,揚聲器就會發出聲音。在上述過程中,發生的能量轉化是___________________。
【解析】本題考查揚聲器的原理。揚聲器主要由線圈、永磁體、錐形紙盆組成。當線圈中通過交變電流時,會產生變化的磁場,與永磁體之間相互作用產生振動,帶動紙盆也來回振動,使揚聲器發聲,將電能轉化為機械能。
答案:永磁體　電能轉化為機械能

展開更多......

收起↑