17.2　探究电动机转动的原理

17.2探究电动机转动的原理图1721一探究磁场对电流的作用实验器材：电源、开关、导线、金属轨道、金属棒、蹄形磁体、滑动变阻器。实验步骤：图1722(1)闭合开关，就有电流通过这根金属棒，电流的方向是从B到A，这时会看到金属棒AB向右运动。(2)保持磁体的N极和S极位置不变，让通过金属棒AB的电流方向与原来相反，观察金属棒AB的运动方向。(3)保持金属棒AB中的电流方向与(1)中的电流方向相同，把磁体的两个磁极对调，使磁场的方向与(1)中相反，观察金属棒AB的运动方向。(4)同时改变电流方向和磁场方向，观察金属棒AB的运动情况。(5)断开开关，使磁场方向分别由上向下、由下向上，观察金属棒AB的运动情况。记录数据：电流方向BAABBAAB无无磁场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属棒AB的运动情况向右移动向左移动向左移动向右移动不动不动实验结论：通电导体在磁场中会受到_，力的方向跟导体中_和_都有关系，当磁场方向和电流方向都与原来相反时，力的方向_。评估交流：要合理地控制变量。磁场对电流产生力的作用，力的方向跟电流方向和磁场方向都有关，这是一个因素跟多个因素之间的关系，所以要探究这类问题，必须用到控制变量法。二磁场对通电线圈的作用通电线圈在磁场中_转动，但_在磁场中持续转动下去。三换向器1作用每当线圈刚越过_时，它能自动改变线圈中的_，使线圈持续转动下去。2构造换向器由两个彼此绝缘的_组成。四电动机1电动机的工作原理电动机是利用通电线圈在磁场中_的原理工作的。2直流电动机的主要结构直流电动机主要由_、_、电刷和_等组成。3能量转换_能转化成_能。类型一磁场对电流的作用例1 如图1723所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置，当导体ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力方向向上。图1723 (1)如果仅将两磁极对调位置，导体ab受力方向_(选填“向上”或“向下”)。(2)如果磁极位置不变，仅改变ab中的电流方向，导体ab受力方向_(选填“向上”或“向下”)。(3)如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导体ab受力方向_(选填“向上”或“向下”)。方法指导 一变则变，全变不变：磁场对通电导体有力的作用，力的方向与电流的方向和磁场的方向有关。当电流的方向和磁场的方向有一个发生改变时，导体受力的方向就会发生改变；当电流的方向和磁场的方向全都发生改变时，导体受力的方向不改变。类型二电动机的工作原理例2 某同学进行了电动机的相关实验(如图1724所示)，该电动机转动的原理是_。如果要增大电动机线圈的转速，下列措施不可行的是_。图1724A向右移动滑动变阻器的滑片PB换用磁性更强的磁体C增加电池的节数D将磁体N、S极对调方法指导 一增则增，全增更增：电动机转动的原因是通电线圈在磁场中受到力的作用，转动的快慢与电流的大小和磁场的强弱有关。当磁场的强弱不变，电流增大时，线圈的转速增大；当电流的大小不变，磁场的强度增强时，线圈的转速也会增大；当电流的大小和磁场的强度都增大时，线圈的转速变得更大。类型三换向器的作用例3 如图1725所示的装置，线圈abcd转动过程中经过甲、乙位置。图1725(1)图甲中ab段导线的电流方向是_(选填“由a到b”或“由b到a”)，图乙中ab段导线的电流方向是_(选填“由a到b”或“由b到a”)。(2)图甲中ab段导线所受磁场力F的方向竖直向上，请标出图乙中ab段导线所受磁场力的方向。(3)本装置是采用的_方法使线圈连续转动下去。(4)装置断电后，线圈并不会立即停止转动，这是由于线圈具有_要保持原来的运动状态。易错警示换向器的作用课堂反馈(七)探究电动机转动的原理1.电动机是根据_基本原理制成的，它的转动方向与_和_有关，而它的转动速度与_和_有关。2如图71所示，使线圈位于两磁极间。图71(1)通电后，图甲中ab段导线的电流方向是_(选填“由a到b”或“由b到a”)。图甲中ab段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图丙中ab段导线所受磁场力的方向。(2)线圈转过图乙所示位置，用_的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。(3)图乙中的线圈通电快速转动时，由于线圈本身有电阻。此过程将电能转化为_能和_能。图723如图72所示是直流电动机的示意图，其中3和4是电刷，那么1和2的名称是_，它由两个彼此_的金属半圆环构成，它的作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变_，使线圈能不停地转动下去；当线圈刚好转到平衡位置时，两个电刷跟两个金属半圆环的绝缘部分相接触，线圈中无电流流过，所以此时线圈不受力的作用，但线圈由于_会继续转动，从而越过平衡位置。详解详析【新知梳理】一、力的作用电流方向磁场方向不变二、受力不能三、1.平衡位置电流方向2.金属半圆环四、1.受力转动2.磁体线圈换向器3电机械【应用示例】例1(1)向下(2)向下(3)向上解析 通电导体在磁场中的受力方向取决于两个因素：电流方向和磁场方向。只要改变其中的任何一个因素，就可以改变导体的受力方向；若同时改变电流方向和磁场方向，则导体的受力方向不变。例2通电线圈在磁场中受到力的作用D解析 电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的；向右移动滑动变阻器的滑片P，可以增大电流，从而增大线圈受力，提高线圈转速，A不符合题意；换用磁性更强的磁体，可以增大线圈受力，提高线圈转速，B不符合题意；增加电池的节数，可以增大电压，使电流增大，从而增大线圈受力，提高线圈转速，C不符合题意；将N、S极对调，可以改变转动方向，不能改变转速，D符合题意。例3(1)由b到a由a到b(2)如图所示(3)改变电流方向(4)惯性解析 (1)由于电流从电源的正极出发，故图甲中ab段导线中的电流方向是由b到a；在图乙中，导线ab中的电流方向是由a到b，与图甲的电流方向相反。(2)磁场方向不变，导线ab中的电流方向改变，所以导线ab的受力方向改变，图甲中导线ab的受力方向竖直向上，所以图乙中导线ab的受力方向竖直向下。(3)由图可知本装置是采用改变电流方向的办法使线圈连续