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專題17 電動機與發(fā)電機 ?知識點1 認(rèn)識電動機 1、電動機的特點 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，效率高，應(yīng)用廣泛。 2、電動機的結(jié)構(gòu) 主要由兩部分組成，①磁體，②線圈。 在實際生活中使用的電動機，往往磁體固定不動 ，叫做定子；而線圈轉(zhuǎn)動，叫做轉(zhuǎn)子。 3、電動機的類型 電動機分為直流電動機和交流電動機。 4、電動機的能量轉(zhuǎn)化 主要將電能轉(zhuǎn)化為機械能。電動機利用電來工作，工作時需要消耗電能，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動具有動能，即機械能。 ?知識點2 電動機轉(zhuǎn)動原因的猜想 電動機轉(zhuǎn)動需要外界給予通電，即電動機線圈中需要有電流，線圈在通電后轉(zhuǎn)動，說明線圈在通電后受到力的作用，這個作用力是怎樣產(chǎn)生的呢？結(jié)合磁場和電流等因素，關(guān)于電動機轉(zhuǎn)動的原因我們有以下猜想。 1、通電線圈在磁場中受到力的作用； 2、磁場對通電線圈產(chǎn)生力的作用； 3、電動機中磁體的磁場與線圈中電流的磁場存在相互作用； 4、電流在磁場中受到力的方向跟電流的方向和磁場的方向有關(guān)。 例1 （xx?德陽）下列說法中正確的是（） A．從能量角度來看，磁場對電流的作用，表明了電能可以轉(zhuǎn)化為機械能 B．在跳遠比賽中加速助跑，是為了增大身體的慣性，可以跳得更遠一些 C．聲音也可以在真空中傳播 D．奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象 【答案】A 【解析】 A、從能量轉(zhuǎn)化角度來看，磁場對電流有力的作用，消耗了電能，使通電導(dǎo)體發(fā)生機械運動，表明了電能可以轉(zhuǎn)化為機械能，故A正確； B、慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，在跳遠比賽中加速助跑，是為了利用慣性使人跳得更遠，但不能增大身體的慣性，故B錯誤； C、聲音的傳播需要介質(zhì)，聲音不能在真空中傳播，故C錯誤； D、奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流周圍存在磁場，法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故D錯誤。 例2 （xx?荊門）電磁炮是利用電磁技術(shù)制成的一種新型武器，具有速度快、命中率高等特點。其原理是利用磁場對通電導(dǎo)體的作用，下列敘述中與此原理相同的是（） A．水輪機帶動發(fā)電機工作為我們提供源源不斷的電能 B．奧斯特發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能使小磁針偏轉(zhuǎn)方向 C．電動機接通電源正常工作 D．工廠使用大型電磁鐵完成物品運輸任務(wù) 【答案】C 【解析】 ?知識點3 磁場對電流的作用 通電導(dǎo)體在磁場中會受到力的作用，力的方向與磁場方向和電流方向有關(guān)。 當(dāng)有一個因素改變時，力的方向就會改變；若同時改變兩個因素，力的方向不變。 實驗證明：磁場對電流作用力的大小與磁場的強弱和電流的大小有關(guān)。磁場越強，電流越大，作用力就越大。 例1 （xx?東營）電動汽車越來越多地進入普通家庭，電動汽車的核心部件是電動機，下面圖中能正確反映電動機工作原理的是（） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】 例2 （xx?淄博）如圖是探究“通電導(dǎo)線在磁場中受力”的實驗裝置。瞬間接通電路，原來靜止的導(dǎo)線ab向右運動。要使導(dǎo)線ab向左運動，可行的措施是（） A．將磁體的N、S極對調(diào) B．增大電源電壓 C．換用磁性更強的磁體 D．將磁體的N、S極對調(diào)，同時改變電流的方向 【答案】A 【解析】 ?知識點4 換向器的作用與電動機的工作原理 1、磁場對通電線圈的作用 把線圈放在磁場中，接通電源，發(fā)現(xiàn)通電線圈在磁場里發(fā)生轉(zhuǎn)動，但不嫩持續(xù)的轉(zhuǎn)動下去，最終會下圖中的平衡位置上。 2、換向器的結(jié)構(gòu)和作用 （1）結(jié)構(gòu)：兩個彼此絕緣的金屬環(huán)組成，如下圖。 （2）作用：當(dāng)線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，就立即改變線圈中的電流方向，則線圈兩邊的受力方向就會改變，由于受力方向改變，線圈就可以繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去。如下圖 3、直流電動機的基本工作原理 通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用使線圈轉(zhuǎn)動，同時應(yīng)用換向器及時改變電流的方向，以保持線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動。用直流電源供電的電動機叫做直流電動機。 4、左手定則 伸開左手，讓磁感線穿入手心（手心對準(zhǔn)N極，手背對準(zhǔn)S極），四指指向電流方向，那么大拇指的方向就是導(dǎo)體受力方向。 例1 （xx?百色）如圖所示，可以用來研究電動機工作原理的是（） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 例2 （xx?昆明）在探究“電動機為什么會轉(zhuǎn)動”的實驗中： （1）我們首先想到的是磁體間發(fā)生相互作用是因為一個磁體放在了另一個磁體的磁場中，那么通電導(dǎo)體周圍也存在，磁體會對通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用嗎？ （2）如圖所示，將一根導(dǎo)體ab置于蹄形磁鐵的兩極之間，未閉合開關(guān)前，導(dǎo)體，閉合開關(guān)后，導(dǎo)體，說明磁場對導(dǎo)體有力的作用。 （3）斷開開關(guān)，將圖中磁鐵的N、S極對調(diào)，再閉合開關(guān)，會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體ab的運動方向與對調(diào)前的運動方向，說明通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與有關(guān)。 （4）斷開開關(guān)，將圖中電源的正、負極對調(diào)，再閉合開關(guān)，會發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體ab的運動方向與對調(diào)前的運動方向，說明通電導(dǎo)體在磁場中的受力方向與有關(guān)。 （5）如果同時改變磁場方向和電流方向，確定受力方向與磁場方向或電流方向是否有關(guān)（填“能”或“不能”）。 【答案】 （1）磁場；（2）靜止不動；運動；通電；（3）相反；磁場方向；（4）相反；電流方向；（5）不能。 【解析】 ?知識點5 電磁感應(yīng)現(xiàn)象 1、定義 閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象；產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。 感應(yīng)電流的方向與導(dǎo)體運動方向和磁場方向有關(guān)。 2、產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件 ①、電路必須是閉合的； ②、一部分導(dǎo)體在磁場中； ③、在磁場中的部分導(dǎo)體做切割磁感線運動。 3、電流方向影響因素 感應(yīng)電流的方向跟導(dǎo)體運動的方向和磁感線方向有關(guān)。 若導(dǎo)體運動方向與原運動方向相反，或磁感線方向改為與原方向相反，則感應(yīng)電流方向?qū)⑴c原方向相反；若導(dǎo)體運動方向和磁感線方向都變?yōu)楹驮瓉硐喾?，則感應(yīng)電流的方向不變。 4、能量轉(zhuǎn)化 機械能轉(zhuǎn)化為電能。 5、對電磁感應(yīng)條件的理解 ①、要有一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動。注意是“部分導(dǎo)體”而非“整個電路”，注意要“切割磁感線”，也就是導(dǎo)體運動方向一定要與磁感線方向成一定角度，而不能與磁感線不行。 ②、電路應(yīng)該是閉合而非斷開的，即組成電路的各個元件連接成一個電流的通路。如果不閉合就只在導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電壓，因為不閉合就行不成電荷定向移動的通路，自然沒有電流。 例1 （xx?柳州）如圖所示，某同學(xué)將導(dǎo)線ab向左運動，發(fā)現(xiàn)電流計的指針會偏轉(zhuǎn)。若將導(dǎo)線ab向右運動，電流計指針將________偏轉(zhuǎn)；若保持導(dǎo)線ab在磁場中靜止，電流計指針將_________偏轉(zhuǎn)。（均選填“會”或“不會”） 【答案】會；不會。 【解析】 例2 （xx?張家界）現(xiàn)在興起的智能手機無線充電主要是運用電磁感應(yīng)技術(shù)，當(dāng)電源的電流通過充電底座中的送電金屬線圈產(chǎn)生磁場，帶有金屬線圈的智能手機靠近該磁場就能接受磁場，產(chǎn)生電流，實現(xiàn)充電過程。以下設(shè)備也是利用“磁生電”工作的是（） A．電磁起重機 B．揚聲器 C．電烙鐵 D．動圈式話筒 【答案】D 【解析】 從題意中知道，手機中的線圈，能將底座產(chǎn)生的變化的磁場轉(zhuǎn)化為電流給手機電池充電，是利用電磁感應(yīng)原理工作的； A、電磁起重機是利用電流的磁效應(yīng)工作的，故A不符合題意； B、揚聲器是利用通電導(dǎo)體受到磁場力的作用工作的，故B不符合題意； C、電烙鐵是利用電流的熱效應(yīng)工作的，故C不符合題意； D、動圈式話筒是利用閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動能夠產(chǎn)生感應(yīng)電流，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故D符合題意。 例3 （xx?巴彥淖爾）科學(xué)家經(jīng)過長期研究，發(fā)現(xiàn)了電和磁有密切的聯(lián)系，其中兩項重要的科學(xué)探究如圖甲、乙所示，下列關(guān)于這兩項科學(xué)探究的說法正確的是（） A．甲圖實驗探究磁場對通電導(dǎo)線的作用 B．乙圖實驗所揭示的原理可制成電動機 C．甲圖中導(dǎo)體棒ab只要運動，電路中就會產(chǎn)生電流 D．乙圖中若只將磁體的兩極對調(diào)，導(dǎo)體棒ab的運動方向不改變 【答案】B 【解析】 ?知識點6 發(fā)電機的工作原理 1、結(jié)構(gòu)：主要由磁體和線圈組成。 實際發(fā)動機的磁體是轉(zhuǎn)動的電磁鐵（轉(zhuǎn)子），線圈是鑲嵌在自由硅鋼片的槽（定子）中的 2、原理：根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的。 3、能得轉(zhuǎn)化 發(fā)電機工作時將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。比如水利發(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電等。 4、種類：直流發(fā)電機和交流發(fā)電機兩種。 5、電動機和發(fā)電機的對比 裝置 能量轉(zhuǎn)化 原理 作用 發(fā)電機 其他形式的能 電能 電磁感應(yīng) 電源 電動機 電能 機械能 通電導(dǎo)體在磁場中受力轉(zhuǎn)動 用電器 6、右手定則 伸開右手，讓磁感線傳入手心（手心對準(zhǔn)N極，手背對準(zhǔn)S極），大拇指指向?qū)w運動放向，則四指所指方向為導(dǎo)體中感應(yīng)電流的方向。 例1 （xx?十堰）下列選項中，可以用來演示發(fā)電機原理的是（） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 例2 （xx?淮安）在探究“產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件”實驗中。 （1）實驗中，觀察_______判斷電路中是否有感應(yīng)電流。 （2）閉合開關(guān)，若導(dǎo)體AB不動，左右移動磁體，電路中________（選填“有”或“無”）感應(yīng)電流。 （3）該實驗的結(jié)論是：閉合電路的一部分導(dǎo)體，在磁場中做_______運動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。 （4）如果將小量程電流表換成________，可以探究磁場對通電導(dǎo)體的作用。 【答案】（1）電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)；（2）有；（3）切割磁感線；（4）電源。 【解析】 （1）實驗時，通過觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)，來確定電路中是否產(chǎn)生感應(yīng)電流；