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1、電動(dòng)機(jī)
一、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用
1.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力
S
N
圖1
⑴把導(dǎo)線ab放在磁場(chǎng)里,接通電源,讓電流通過(guò)導(dǎo)線ab,觀測(cè)它的運(yùn)動(dòng)。
S
N
圖2
⑵把電源的正負(fù)極對(duì)調(diào)后接入電路,使通過(guò)導(dǎo)線ab的電流方向與本來(lái)相反,觀測(cè)導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)方向。
N
S
圖3
⑶保持導(dǎo)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(chǎng)方向與本來(lái)相反,研究導(dǎo)線ab的運(yùn)動(dòng)方向。
N
S
圖4
結(jié)論:通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用,力的方向跟電流的方向、磁感線的方向均有關(guān)系。
當(dāng)電流的方向或磁感線的方向變得相反時(shí),通電導(dǎo)線受力方
2、向也變得相反。若電流方向和磁感應(yīng)線的方向都變得相反,導(dǎo)線的受力方向不變。如圖4和圖1比較。
知識(shí)補(bǔ)充:
a.左手定則
磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用,此力用左手定則鑒定:伸開(kāi)左手使大拇指與四指在同一平面內(nèi)并互相垂直,讓磁感線垂直穿入手心,使四指指向電流方向,這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受磁場(chǎng)力的方向。
b.左手定則與右手螺旋定則的區(qū)別
左手定則
右手螺旋定則
合用范疇
通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力
通電螺線管的磁場(chǎng)方向的鑒定
已知條件
磁場(chǎng)方向和電流方向
電流方向
拇指方向
拇指是通電導(dǎo)體所受磁場(chǎng)的方向
拇指是通電螺線管的N極的方向
能量轉(zhuǎn)化
電能轉(zhuǎn)化為機(jī)
3、械能
電能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能
2.如果把一種通有電流的線框放到磁場(chǎng)中,它會(huì)如何運(yùn)動(dòng)?
ab段電流方向由a向b,受力方向向上;cd段電流方向由c向d,受力方向向下。
結(jié)論:通電線圈在磁場(chǎng)中受力作用而繞著轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)
定子(磁體)
轉(zhuǎn)子(線圈)
換向器
電刷
二、電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造
1.觀測(cè)電動(dòng)機(jī)
⑴直流電動(dòng)機(jī):運(yùn)用直流電源供電的電動(dòng)機(jī)叫做直流電動(dòng)機(jī);
⑵基本構(gòu)造:可以轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈,叫做轉(zhuǎn)子;固定不動(dòng)的磁體,叫做定子;
⑶原理:運(yùn)用通電線圈在磁場(chǎng)里受力而轉(zhuǎn)動(dòng);
2.“線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)”
⑴線圈與磁場(chǎng)方向(磁感線)垂直的位置稱為平衡位置。
當(dāng)線圈轉(zhuǎn)到線圈平面與磁感線垂直的位置時(shí)
4、,線圈相對(duì)的兩邊電流方向相反,所受磁場(chǎng)力方向相反,大小同樣,線圈將最后停在這一位置上不再轉(zhuǎn)動(dòng),這個(gè)位置叫平衡位置。
⑵線圈不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的因素?
ab段、cd段的電流方向、受力方向沒(méi)有發(fā)生變化,使線圈在這個(gè)位置擺動(dòng)幾下就停下來(lái)。
⑶通電線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí),為什么不立即停下來(lái),而是在位置附近擺地動(dòng)幾下才停下來(lái)?
通電線圈轉(zhuǎn)到平衡位置前具有一定速度,由于慣性它會(huì)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng),但由于這時(shí)受到的磁場(chǎng)力及摩擦力等又會(huì)使它返回平衡位置,因此它要擺動(dòng)幾下后再停下來(lái)。
⑷如何使線圈在轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后繼續(xù)沿本來(lái)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)下去?
對(duì)調(diào)電極,變化電流方向;對(duì)調(diào)磁極,變化磁場(chǎng)方向。而變化電流方向容易操作,因此
5、采用使線圈一到平衡位置就能自動(dòng)變化線圈中的電流方向的措施。
3.換向器
⑴實(shí)際的直流電動(dòng)機(jī)是通過(guò)變化電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)的;
⑵換向器作用:每當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí),自動(dòng)變化通入線圈的電流方向,從而變化受力方向,使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
換向器是一對(duì)彼此絕緣的金屬半環(huán),它固定在轉(zhuǎn)軸上,每個(gè)金屬半環(huán)各連接著線圈的一端,通過(guò)緊接著的電刷把電流輸入線圈。
圖1 圖2
圖4 圖3
三、生活中的電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)通電時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;
家
6、用電器中的電動(dòng)機(jī),如電動(dòng)玩具、錄音機(jī)等用的是直流電動(dòng)機(jī),但多數(shù)是交流電動(dòng)機(jī),也是靠著通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受的力來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的;
長(zhǎng)處:構(gòu)造簡(jiǎn)樸、控制以便、體積小、價(jià)格便宜、效率高、功率可大可小、無(wú)污染;
應(yīng)用:機(jī)床、電車、電力機(jī)車等。
四、習(xí)題
(一)填空題
1.通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中要____的作用,它受力的方向跟____方向和____方向有關(guān)。
2.用____電源供電的叫直流電動(dòng)機(jī),它是運(yùn)用__________原理制成的。
3.電動(dòng)機(jī)重要重要由?? ?和??? 構(gòu)成,是運(yùn)用?? ?線圈在 ???里受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。
4.直流電動(dòng)機(jī)的重要構(gòu)成部分有?? ?
7、、 、?? 和 ?? ;其中定子是?? ;??? 的作用是在線圈轉(zhuǎn)到平衡位置時(shí)使電流的方向發(fā)生變化。
5.要使直流電動(dòng)機(jī)線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),必須設(shè)法使線圈轉(zhuǎn)到 ??位置時(shí),即線圈平面與磁感線互相?? 的位置時(shí),自動(dòng)變化通過(guò)線圈的? ?方向,實(shí)現(xiàn)這個(gè)作用的裝置叫????? 。
6.電動(dòng)機(jī)是把 轉(zhuǎn)化為????????????能的機(jī)器,如圖所示是直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖,圖中兩個(gè)分別與線圈兩端相連而又彼此絕緣的銅半環(huán)H和F的重要作用是???????????????。
二、選擇題
1.有關(guān)電動(dòng)機(jī)的工作原理,下列說(shuō)法對(duì)的的是(????? )
A.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)
8、電磁感應(yīng)原理工作的
B.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的工作原理工作的
C.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電流的磁效應(yīng)工作的
D.電動(dòng)機(jī)是根據(jù)電流的熱效應(yīng)工作的
2.不會(huì)影響磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力方向的因素是( )
A.導(dǎo)體的電阻 B.磁場(chǎng)方向 C.導(dǎo)體中電流方向 D.把電源兩極對(duì)調(diào)
3.如圖所示,導(dǎo)體AB受到力的方向水平向左,為了使它受力的方向向左,為了使它受力的方向水平向右,可采用的措施是( )
A.變化導(dǎo)體中的電流方向 B.換用磁性更強(qiáng)的磁鐵 C.增大電路中的電流 D.變化電流方向,同步變化磁場(chǎng)方向
4.要變化直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向,可以采用(
9、)
A.變化電流方向,其她不變 B.變化磁場(chǎng)方向,其她不變 C.增大電流強(qiáng)度 D.同步變化電流方向和磁場(chǎng)方向
5.可以變化直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的措施是 ( )
A.用較強(qiáng)的交流電當(dāng)電源
B.變化電流方向,同步變化電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)方向
C.對(duì)調(diào)電動(dòng)機(jī)磁鐵的磁極,不變化通入線圈的電流方向
D.升高或減少供電電源的電壓
6.為了變化電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向,下述可采用的措施對(duì)的的是(?????? )
A.變化電源電壓的大小 B.變化通過(guò)線圈的電流的大小 C.變化通過(guò)線圈的電流的方向 D.對(duì)調(diào)N、S兩磁極的位置,同步對(duì)調(diào)電源的正、負(fù)極
7.有關(guān)直流電動(dòng)機(jī)的換向
10、器的作用,如下說(shuō)法對(duì)的的是(????? )
A.當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),自動(dòng)變化電流方向
B.當(dāng)線圈平面與磁感線垂直時(shí),自動(dòng)變化電流方向
C.當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),自動(dòng)變化磁感線的方向
D.當(dāng)線圈平面與磁感線平行時(shí),自動(dòng)變化線圈轉(zhuǎn)動(dòng)方向
8.電動(dòng)機(jī)是一種運(yùn)用高效率、低污染的設(shè)備,廣泛應(yīng)用于平常生活和生產(chǎn)實(shí)踐中,下列家用電器中應(yīng)用了電動(dòng)機(jī)的是( )
A.電飯鍋 B.洗衣機(jī) C.電熱水壺 D.電熱毯
9.下列說(shuō)法對(duì)的的是( )
A.電動(dòng)機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的機(jī)器
B.電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器
C.直流電動(dòng)機(jī)是運(yùn)用線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生電流
11、的
D.變化線圈中的電流方向,可以變化電動(dòng)機(jī)線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢
(三)實(shí)驗(yàn)探究題
1.在下列所示的圖片中,選擇恰當(dāng)?shù)膱D片序號(hào)填入空格中;
⑴ 用來(lái)研究通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用的實(shí)驗(yàn)裝置是____;
⑵ 用來(lái)表達(dá)通電導(dǎo)線周邊存在磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置是____;
⑶ 能闡明電動(dòng)機(jī)工作原理的是____;
⑷ 直流電動(dòng)機(jī)的模型圖是____;
2.在“探究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力狀況”實(shí)驗(yàn)時(shí),有如下環(huán)節(jié),請(qǐng)?zhí)顚懲暾?
⑴ 為了探究通電導(dǎo)體受力方向與電流方向的關(guān)系,作法是:____________________________________;
⑵ 為了探究通電導(dǎo)體受力方向與磁感線方向的關(guān)系,作法是:_______________________________;
⑶ 實(shí)驗(yàn)表白:通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向跟____的方向和____的方向均有關(guān)。
3.在探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向與什么有關(guān)時(shí),一位同窗做了如下圖的三個(gè)實(shí)驗(yàn),圖中AB表達(dá)閉合電路的一部分導(dǎo)線,導(dǎo)線上的箭頭表達(dá)電流的方向,S、N表達(dá)U形磁鐵的南北極。
⑴ 通過(guò)實(shí)驗(yàn)(a)(b)闡明,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向與____的方向有關(guān);
⑵ 通過(guò)實(shí)驗(yàn)(a)(c)闡明,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的受力方向與____的方向有關(guān)。