第四章第二单元 (2)

1、第四章 第二单元 电动机、磁生电教学过程一、重点：1、磁场对电流有力的作用2、直流电动机和交流发电机的工作原理3、理解换向器的作用。4、电磁感应现象及感应电流产生的条件，影响感应电流的方向的因素。5、家庭电路二、难点：1、电磁感应现象2、直流电动机和交流发电机的工作原理3、家庭电路三、知识要点：（一）磁场对电流的作用1、磁场对通电直导线的作用：（1）当通电导体与磁场方向相垂直时，一定受到磁力的作用。（2）受力方向与导体中的 方向和 方向有关。2、磁场对通电线圈的作用。当通电线圈平面与磁场方向 时（如下边的 图），磁场对通电线圈会产生磁力的作用，使之转动。3、应用：电动机（1）工作原理：根据通电

2、线圈在磁场中 转动的原理制成的。（2）结构：磁铁（定子）、线圈（转子）、 （两个铜制半环）、电刷。换向器作用：改变 ，使线圈在磁场中持续转动。（3）工作过程：（附：平衡位置：线圈平面与磁感线垂直的位置）直流电动机工作原理（a）ab和cd边电流方向和受力方向如图所示,线圈顺时针方向转动（b）线圈在平衡位置，换向器两半环和电刷恰好绝缘断开,线圈中无电流 （c）ab边和 cd 边电流方向和受力方向和（a）相反，线圈继续顺时针方向转动（d）线圈又处在平衡位置，换向器两半环和电刷断开，线圈中无电流（4）能量转变： 能转变为 能。（二）磁生电1、电磁感应现象：闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时

3、，导体中就会产生电流，这种现象叫电磁感应现象。产生的电流叫感应电流。2、感应电流的方向跟 方向、导体 方向有关。3、电磁感应现象中的能量转化：把 能转化为 能。4、应用：发电机（1）原理：利用 现象来工作的。（2）结构：圆环、电刷、线圈（定子）、磁铁（转子）。（3）工作过程：交流发电机工作原理（a）线圈开始运动，ab边向左运动，cd边向右运动，导线没有切割磁感线。线圈中没电流（b）线圈在前半周运动中，ab边向下运动，cd边向上运动，导线切割磁感线，线圈中有电流，外部电路电流方向为由A 到B（c）线圈转过半周时，ab边向右运动，cd边向左运动,导线没有切割磁感线，线圈中没电流（d）线圈在后半周运

4、动中，ab边向上运动， cd边向下运动，导线切割磁感线，线圈中有电流，外部电路电流方向为由 B 到 A（三）家庭电路组成：家庭电路由进户线（零线、火线）、电能表、 、 插座、开关和灯座。注：各盏电灯与插座必须 联，电灯与控制它的开关应 联。（1）火线和零线可用 辨别。（2）电能表：a. 电能表是测量 的仪器，读数的单位为千瓦时或度b. 电能表上标有 “220V 5 （20） A” 的字样，其意义：正常使用的电压为 220伏，标定（额定）电流为 5 安，最大允许电流为 20 安。（3）熔断器：保险丝a. 作用：当电路中 时，保险丝会发热而自动熔断。b. 材料：熔点较 、电阻率较 的金属合金制成。

5、c. 选择：使保险丝的额定电流 或 电路中正常工作时的电流。（4）断路器：作用：当电路中的电流超过一定值时，断路器会自动切断电路，从而起到 和 的保护作用。（四）安全用电：对于人体的安全电压不高于 伏。【典型例题】例1. 如图所示这一实验装置可用来研究 。小月还想进一步探究通电导线受力方向与电流方向的关系，她具体的做法是 ；为了探究通电导线受力方向与磁场方向的关系，她还应该如何做？ 。从这一系列实验中我们可以得出什么结论？（写明两点） 。分析：本题围绕磁场、电流和受力的方向关系的知识点进行设计实验。通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁感线方向均有关。故在设计实验时应考虑采用控制变量法，具体的

6、来说，在研究通电导线受力方向与电流方向的关系时，须保持磁感线方向前后不变；而在探究通电导线受力方向与磁场方向的关系时，则应保持电流方向不变。若两个同时发生改变的话，通电导体的受力方向反而不变。答案：通电导体在磁场中的受力情况（或磁场对电流的作用）；保持磁场方向不变，改变电流的方向，观察导线的运动方向；保持电流的方向不变，改变磁场的方向，观察导线的运动方向；通电导体在磁场中会受到力的作用，其受力方向与磁场方向及磁感线方向有关。例2. 关于换向器的作用，以下说法正确的是（ ）A. 直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电B. 当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电

7、流方向C. 直流发电机的换向器是将线圈中的交流电变成外电路中的直流电D. 换向器的作用主要是能改变电流方向分析与解：换向器，顾名思义它的作用是换向，是换电流的方向，换向器分别作用在直流发电机和直流电动机上；在直流电动机里的作用是当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，在直流发电机上的作用是把转动线圈里产生的交流电，经过换向作为直流电输出。由此可见正确的选项是B、C、D，而选项A是错误的。例3. 如图所示的四个实验装置中，能说明发电机工作原理的是（ ）分析：4个实验涉及电流的磁场、磁场对电流（通电线圈或导线）的作用、电磁感应等三种科学现象，但如果从产生电流供给电能的方式上的不

8、同进行分类的话，很容易把它们分为两大类：需要电源供电的，如B、C、D；不需要电源供电的，如A。而电磁感应是“自己”发电的，所以没有电源也会产生电流，故答案为A。拓展：列表比较电生磁（电流的磁场）、磁生电（即电磁感应）、磁场对电流的作用这三种现象的区别。电生磁磁场对电流的作用电磁感应发现者 原因导体通电导体通电导体作切割磁感线运动结果通电导体周围存在磁场通电导体在磁场中受到 的作用而产生运动闭合电路中产生 方向磁场方向与 方向有关磁力方向与 方向和 方向有关电流方向与 方向和导体 有关能量转化 能转化为磁场能 能转化为 能 能转化为 能应用电磁铁 例4. 学习完电磁感应现象一课后，小明同学在实验

9、室组装了如图所示的实验装置来探究“什么情况下磁可以生电”图中的ab是一根直铜线， ab 处于蹄形磁铁的磁场中，下列情况中能使电流表的指针发生偏转的是（ ）A. 闭合开关，导体ab向上运动 B. 断开开关，导体 ab 向左运动C. 闭合开关，导体 ab 向右运动 D. 断开开关，导体ab向下运动分析与解：产生感应电流的条件之一是电路必须闭合，因而在开关断开的情况下，无论导体ab如何运动，电流表指针都不会偏转，说明电路中没有感应电流产生。在电路闭合的情况下，ab边必须做切割磁感线运动，电路中才会有感应电流产生，而蹄形磁铁两磁极间的磁感线是从 N 极指向 S 极，即由下向上。因而导体 ab 沿上、下

10、方向运动时，其运动方向与磁感线平行，不切割磁感线，不会产生感应电流。因而正确选项应为 C。例5. 如下图所示是电机示意图，对于图示的说法，正确的是 （ ） A. 图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈正转到平衡位置 B. 图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈受到磁场力的作用而转动 C. 图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线切割磁感线，线圈中产生感应电流 D. 图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线不切割磁感线，线圈中没有电流分析：电动机是利用通电线圈在磁场中的原理制成的，它的前提条件是通电，消耗了电能，获得了机械能；而发电机是利用电磁感应现象制成的，它消耗了机械能，获得了电能。本题外电路中

11、有电源，故马上可以断定是电动机而不是发电机，又因为电流是由干电池来提供的，所以是直流电动机。平衡位置指的是线圈平面与磁感线垂直的位置，题中线圈平面与磁感线方向平行，此时ab、cd边都受到磁力的作用，且方向不在同一直线上，所以整个线圈会转动起来。拓展：直流电动机与交流发电机的区别：项 目直流电动机交流发电机工作原理通电线圈在磁场中转动电磁感应现象构造换向器两个铜滑环电流方向线圈电流方向发生改变交流电外部电路直流电交流电外部电路元件直流电源用电器（及电流表）能量转化电能转化为机械能机械能转化为电能例6. 如图，某家庭电路中安装了准备接大功率用电器的插座，还专门配备了保险盒，请你将带开关的白炽灯，带

12、熔断器的插座接在家庭电路上。分析：家庭电路连接时，保险丝（熔断器）应串联在火线上，火线应首先进开关，经过开关再进灯头（否则开关断开时，电灯就会直接与火线相连而带电，易触电），同时为了安全起见，灯泡的螺旋套应接在零线上，灯头应与火线那端相连。例7. 家里原来用电器都正常工作，当刚刚把台灯的插头插入插座时，室内电灯全部熄灭，其它用电器也停止工作，并且保险丝熔断。发生这一现象的原因可能有几种？分析和解：保险丝熔断有两种原因：一是电路中用电器的总功率过大；二是有短路。原来家里用电器都正常工作，说明原来电路中没有故障。（1）如果台灯接入电路时开关是断开的，那么台灯并未工作，电路中总功率并未增加，保险丝熔

13、断不是由于功率过大引起，那么一个可能原因是台灯插头处有短路。短路引起保险丝熔断。（2）如果台灯插入时其开关是闭合的，那么台灯灯座内部有可能短路。（3）还有一种情况可能是台灯完好，但家里用电器已经有很大的总功率，把台灯接入电路时其开关是闭合的，导致电路总功率过大。一般台灯的功率不大，这一种原因造成保险丝熔断的可能性较小。 例8. 某同学家中的 4 盏灯全部熄灭了，检查保险丝发现并未烧断，用测电笔测室内各处电路时，氖管都发光，该同学对故障做了下列四种判断，其中正确的是（ ）A. 灯泡全部烧坏B. 室内线路某处短路C. 进户线零线断路D. 进户线火线断路分析和解：保险丝没熔断，说明电路没有发生短路，

14、而电灯不亮说明有断路之处，用测电笔测室内各处电路时，氖管都发光说明进户线的火线是完好的，并未断路；若灯泡全部烧坏，那么室内的电路中有些地方测电笔会发光，而有些地方则不会发光，故本题的正确答案选C。回顾：本题是家庭电路中常见的一种断路现象，解决这类问题的关健是看测电笔的氖管是否发光。家庭电路的故障一般出现的问题是零线断路；火线断路；灯丝断路；灯头处电线短路；进户线处电线相碰等，其中进户线断路时，所有的线上都不会有电；灯丝断了时，火线上依然有电，而零线上则没电；而灯头处短路，则熔断丝一定会熔断；进户线短路则家庭中电路会全部没有电例9. 在楼梯中间安装的电灯，需要在楼梯的上、下两头都能控制它：当上楼

15、梯时，能用下面的开关K1开灯，人上了楼梯以后，能用上面的开关K2关灯；当下楼梯时，能用K2开灯，用K1关灯。下面四个图是用两个单刀双掷开关控制一盏灯的电路。则符合照明电路要求的是（ ） 分析：双刀控制开关有三个触点，其中一个是动触点（如上图中1），两个是动触点（如2、3），两个双刀控制开关可以看作是一个开关，连接时往往是内外两个动触点分别相连，如图中K1的2与K2中的3相连，K1的3与K2中的2相连，两条线呈平行。火线应首先进开关，经过开关再进灯头。故A、B均不正确，C选项中，当K2中的1与3相连时就容易导致短路。答案：D例10. 下列各种情况下，可能会发生触电事故的是（ ） A. 两手分别接

16、触电压为 12 伏的汽车蓄电池两端的正负极B. 站在干燥的木梯上，用套着绝缘皮的钳子去剪断电线C. 站在地面下，正确使用测电笔去测火线D. 在清洁卫生时，用湿布擦正在工作的用电器分析和解：人触电是因为有足够大的电流流过人体，这个电流是由加在人体上的电压和人体的电阻决定的，正常情况下，不高于 36 伏的电压是安全的；干燥的木梯和绝缘皮的电阻远远大于人体的电阻，所以真正加在人体上的电压是极微小的；而正常使用测电笔时，是安全的；故（A）、（B）、（C）都是错误的。湿布相当于导体，当某人站在地上用湿布擦正在工作的电器，湿布一旦触及到火线（或与火线连接的导线的导体），就有 220伏的电压加在人体上，从而

17、使人触电。故本题的正确答案是（D）。回顾：触电以人体而言主要是触电电流过大而引起的，而通过人体电流的大小取决于加在人体两端的电压与人体自身的电阻值，不同的人具有的电阻值是不同的，因此触电也是因人而异的。同时，触电是人体直接或间接接触火线引起的，人可能通过导体间接接触到火线，引起触电。【模拟试题】（答题时间：50分钟）1. 我国供生产和生活用的交流电，频率是50赫，每秒钟电流方向改变次数是（ ）A. 25；B. 50；C. 100；D. 200.2. 要改变直流电动机的转向，可以（ ）A. 改变线圈中电流方向或改变磁感应线方向B. 同时改变线圈中电流方向和磁感应线方向C. 改变线圈中电流强度的大

18、小D. 将电源的两极和磁体的两极同时对调3. 如图，可以使电流表指针发生偏转的情况是（ ）A. 开关 S 断开，导体AB竖直向下运动B. S 闭合导体 AB竖直向上运动 C. S 断开，导体AB从纸里向纸外运动D. S闭合，导体AB从纸外向纸里运动4. 关于直流发电机的电流，下列说法中正确的是（ ）A. 线圈中产生的电流是直流电，供给外部的也是直流电B. 线圈中产生的电流是交流电，供给外部的也是交流电C. 线圈中产生的电流是直流电，供给外部的是交流电D. 线圈中产生的电流是交流电，供给外部的是直流电5. 关干电磁感应现象，下列说法正确的是（ ） A. 电磁感应现象是由奥斯特首先发现的B. 导体

19、在磁场中运动，一定能产生感应电压C. 导体在磁场中做切割磁感线运动时，一定能产生感应电流D. 不闭合导体在磁场中做切割磁感线运动，一定能产生感应电压.6. 在如图所示的家庭电路中，连接正确的是（ ）7.（1）在安装直流电动机模型的实验中，要增大电动机的转速，下列方法中不可能达到目的是（ ）A. 增大电源电压B. 调换磁铁的两极 C. 增大线圈中的电流大小D. 再增加一个磁体使该磁体产生的磁场与原有的磁场方向一致。 （2）如图所示，当开关闭合时，直流电动机转动。下列操作能使电动机转速加快的是（ ） A. 把滑动变阻器的滑片向 A 端移动B. 把滑动变阻器的滑片向 B 端移动 C. 把电源两极对调

20、D. 把磁铁的两极位置对调8. 某同学利用图所示的闭合电路进行探究，发现当导体上下运动时，电表指针不动；当导体左右运动时，电表指针发生偏转，而且当导体向左运动时，指针向左偏，导体向右运动时，指针向右偏。据此，以下判断正确的是（ ）A. 这说明通电导体在磁场中要受到力的作用 B. 这说明电能转化为机械能 C. 这说明闭合电路的一部分导体在磁场中运动就能产生电流 D. 这说明感应电流方向与导体运动方向有关9. 一个矩形线圈悬挂在磁场方向保持一定的磁场中，通电后发现矩形线圈不发生偏转。以下是小明同学对现象原因的分析或得出结果的几种描述。其中正确的是（ ）A. 这说明了通电线圈在磁场中一定不受到力的作

21、用B. 线圈在磁场中受到力的作用，但原因可能是通电线圈的平面与磁场方向平行C. 线圈在磁场中受到力的作用，但原因可能是通电线圈的平面与磁场方向垂直D. 线圈上没有安装换向器。10 .从进户线到用电器之间应装有闸刀开关、千瓦时计和熔断器，安装的正确顺序是（ ）A. 千瓦时计、闸刀开关、熔断器B. 闸刀开关、千瓦时计、熔断器C. 闸刀开关、熔断器、千瓦时计D. 熔断器、闸刀开关、千瓦时计11. 如图所示，电工检查电路故障时，发现开关闭合后，灯L不亮，用测电笔测试A、B、C处时，发现三处都可使氖管发光，而测试D处时，氖管不发光，则故障可能是（ ）A. 火线和零线间短路B .零线与进户线断开C. C、

22、D之间断开D. 灯L灯丝断开12. 下列关于电动机和发电机的几种说法中其中正确的是（ ） A. 电动机是利用电磁感应现象制成的 B. 直流电动机的线圈中的电流是交流电 C. 发电机是利用通电线圈在磁场中转动的现象制成的 D. 发电机是把电能转化为机械能的机器13. 在下列现象中，不可能引起家中保险丝熔断的是（ ）A. 开关中的两个线头相碰B. 电路中增加了大功率的用电器C. 插座中的两个线头相碰D. 室内电线绝缘皮损坏14. 停在高压输电线上的鸟不会触电，这是因为（ ）A. 鸟是绝缘体B. 鸟的电阻大，对电流的承受能力强C. 高压线外面包有一层绝缘层D. 鸟只停在一根电线上，两爪间的电压小15

23、. 如下图所示，A图中人甲站在干燥的木桌上，一直手接触到火线；B图中人乙站在干燥的木桌上，一直手接触到火线，此时另有人丙站在地面上用手去拉乙。则关于甲、乙、丙三人是否触电，正确的判断是（ ）A. 甲、乙、丙三人都发生了触电事故B. 甲发生了触电事故C. 乙、丙二人只有乙发生了触电事故D. 乙、丙二人都发生了触电事故16. 如图所示，在磁场中悬挂一根导体 ab ，把它的两端跟电流表连接起来，合 上 开关，让导线ab在磁场中左右运动起来，你会观察到 ，说明 ，这种现象叫 ，这是由英国物理学家 经过十年不懈努力发现的，在这种现象中 能转化为 能。它导致发电机的发明，实现了电能的大规模使用，我国兴建的

24、长江三峡发电机组，是通过 能转化为电能。福州市即将建造的垃圾焚烧发电厂是将垃圾焚烧后获得的 能最终转化为电能。17. 探究通电导线在磁场中的受力方向与什么因素有关时，一位同学做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。图中AB表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力方向，S、N表示蹄形磁铁的南北极 （l）通过实验甲和乙说明，通电导线在磁场中的受力方向与的方向有关。（2）通过实验甲和丙说明，通电导线在磁场中的受力方向与 的方向有关。18. 直流电动机是利用 的原理制成的。它利用了 这个装置来自动改变线圈中的电流方向，实现全连续转动，实现将 能转化为 能。19. 我国交流电的周期是 秒，频率是 赫兹，即1秒钟内电流方向改变 次。20. 在照明电路中，各盏灯之间、灯与插座、其它用电器间应该是 联，开关与灯、用电器之间是 联，而且开关要接在 线上。电能表的目的是测量电路中消耗的 安装保险盒的作用是当电路中电流 时能自动切