2022-2023学年浙江八年级下学期科学同步讲义第4节电动机(含详解)

第4节电动机

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课程标准课标解读

1.知道磁场对通电导体有力的作用，其作用力方向与解读1:知道通电导体在磁场中受到力的作

电流方向和磁场方向有关。用，能判断受力的方向与电流方向的关系及变

2.知道矩形线圈在磁场中的转动情况，知道线圈的平化，常见题型有选择题和填空题，难度较小。

衡位置及静止原因。解读2:能掌握电动机的工作原理，知道工作

3.了解直流电动机的构造和工作原理，知道换向器的过程中能量的转化,常见题型有选择题和填空

结构与作用，并理解电动机工作时的能量转化情况。题，难度适中。

趣知识精讲

*

量,知识点01磁场对通电导体的作用

(-)磁场对通电直导线的作用

实验探究:如图所示，把导线AB放在磁场中光滑的金属导轨上，接通电源，让电流通过导线AB,则导线AB

在磁场中运动起来，说明。

(1)只把电源正、负极对调后接人电路，从而改变导

线AB中的电流方向，则导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向发生改变。

(2)只把磁极对调一下，改变磁场方向，导线AB运动方向发生改变，即导线AB受力的方向也发生改变。

(3)如果把电源正、负极对调后接入电路，同时对调一下磁极，即同时改变导线AB中的电流方向和磁场方

向，导线AB的运动方向不变，即导线AB受力的方向不变。结

论:O

只改变电流方向或磁场方向，导线的受力方向—:同时改变电流方向和磁场方向，导线的受力方向

③受力大小与电流大小和磁场强弱有关：。

(-)磁场对通电线圈的作用

(1)通电线圈在磁场中的运动情况通电线圈所在平面与磁场平行时，线圈发生—。通电线圈所在平面与磁

场垂直时，线圈。

甲线圈受到的力乙线圈由于惯丙线圈受到的

使它顺时针转动性会越过平衡位置力使它逆时针转动如图所示，使

线圈位于磁体两磁极之间的磁场中。

①使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，发现线圈并没有转动，这是由于线圈上、下两边受力大小相等、

方向相反，即线圈«这个位置是线圈的一位置。

②使线圈静止在图甲位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，能靠—转过平衡位置，但不能

继续转动下去，最后要返回平衡位置。

③使线圈静止在图丙位置上，闭合开关，线圈沿逆时针方向转动，说明线圈在这个位置所受的作用力是

阻碍它沿顺时针方向转动的。

(3)通电线圈在磁场里受到力的作用而发生转动时，电能转化为机械能。电动机就是根据通原

理制成的。

【能力拓展】①通电导体中的电流方向与磁场方向相同或相反时(即两者方向平行时)，导体不受磁力的作

用；当两者方向相互垂直时，导体受到的磁力最大。

②磁体周围存在磁场，通电导体周围也存在磁场，把一个磁体靠近一根通电导线时，磁体会受到通电导线

力的作用，而力的作用是相互的，所以通电导线也受到力的作用，这种相互作用是通过磁场发生的。所以,

磁场对电流产生力的作用，实际上也是磁体之间通过磁场而发生的相互作用。

③通电导线在磁场中所受力的大小与磁场强弱、电流的大小有关，电流越大，磁场越强，通电导线受到的

作用力就越大。

④判断通电导线的受力方向的方法:左手定则。如图所示，伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且

都跟手掌在一个平面内，把左手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流的方向，

那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。

①通电线圈在磁场中因受力的作用而发生转动，如果线圈由于惯性刚转过平衡位置时，立即改变线圈中的

电流方向，那么由于受力方向改变，线圈就能按原方向继续转动下去。

②通电线圈转到平衡位置时，不立即停下来，而是在此位置附近摆动几下才停下来，这是因为通电线圈转到

平衡位置时具有一定的速度，由于惯性它会继续转动，但由于此时受到磁力及摩擦力等力的作用效果使线

圈反方向转动，它又会返回平衡位置，所以它会摆动几下后再停下来。

点拔

电源正、负极对调改变电流方向，磁体N、S极对调改变磁场方向。

【即学即练1］（2021八下•杭州期末）小明喜欢在课后自己做做探究实验。如图装置中，把导线AB放在

磁场中，当合上开关使导线通电时，看到的现象,这是因为

通电导线AB在磁场中受到的作用。进一步实验发现：当改变时，导线

AB的运动方向也发生改变。

【即学即练2】（2021八下•吴兴期末）在观察“磁场对

通电直导线的作用”活动中，小明按照如图组装实验器材。

（1）小明先探究磁场对通电导线作用力的方向与什么因素有关。小明接通电源，看到直导线向左运动，若

改变电源正负极并将磁体的两极对调，接通电源后，将观察到直导线向（选填“左”或“右”）

运动。（2）观察“磁场对通电直导线的作用”活动后，小明又接着探究磁场对通电导线作用力的大小与

什么因素有关。他的猜想如下:

猜想1:磁场对电流作用力的大小与直导线的长度有关；

猜想2：磁场对电流作用力的大小与磁场的强弱有关；

猜想3：磁场对电流作用力的大小与导线中的电流大小有关。

小明决定对猜想3进行探究。他在图中器材的基础上，可以添加一个。

(3)本实验运用的研究方法主要是。

秀

茎、知识点02直流电动机

(-)直流电动机的工作原理

直流电动机靠直流电源供电，是利用通电线圈在磁场中受到力的作用而转动的原理制成的，是把电能转化

为机械能的装置。

(二)直流电动机的构造

如图所示，直流电动机主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷等构成。

(1)结构：由两个相互绝缘的铜质半环构成，两个铜质半环与线圈相连，并随线圈一起转动，跟电刷接触与

电源组成闭合电路。

(2)作用：当线圈刚转过平衡位置时，能,使线圈持续转动。

(四)影响直流电动机转动方向和速度的因素重点

(1)转动方向与电流方向和磁场方向有关：只改变电流方向或磁场方向，转动方向改变；电流方向和磁场方

向同时改变，则转动方向不变。

⑵转速大小与电流大小和磁场强弱有关：电流越大，。

(五)直流电动机模型装好通电后电动机不转动的主要原因

(1)电流不通:»

(2)摩擦太大:__________________________________________________________

(3)电流太小:o(4)仪器装配位置不正

确：。

【即学即练3】（2021八下•西湖期中）如图所示为直流电动机工作原理图，下列分析正确的是（)

A.电动机通电后不转，一定是电路断路

B.线圈连续转动是靠电磁继电器来实现的

C.将磁体的磁极对调一下可以使电动机的转速增大

D.改变磁场方向可以改变线圈转动的方向

【即学即练4］（2021八下•滨江期中）图甲是直流电动机模型，图乙是自制简易电动机模型。下面是图

乙中简易电动机的制作与操作问题:

表有漆皮，必须对线圈引出线的两端（搁置于铜质弯钩的部位）进行刮漆处理，刮漆方法见放大图（一端

全部刮去，一端刮去半周）。按这种方法刮漆，目的是使线圈能够。

（2）如图，当8接a,&接c时，电动机顺时针方向转动

①当S接b,52接©时，电动机。②当Si接b,S2接d时，电动机

（以上两空均选填“不会转动”“顺时针方向转动”“逆时针方向转动”）

Q能力拓展

通电线圈在磁场中受力转动.

乙图中统圉受力转动,转到甲图所示位置，

由于二力平衡，不能继续转动.所以当线国

平面与磁感线垂直的位叠为平衡位置。线国

要持续苦动就需要在平衡位香时改变电流方

向，安装换向器

换向器：为

了在平衡位

置继续转

动，就需要

在平衡位置

改变电流方

向。

转子、定子'换向器

考法01通电导体在磁场中一定会受到力的作用吗?

磁场不仅对磁体有力的作用，对电流也有力的作用。这是因为电流会在周围激发一个新的磁场，这个磁场

也能对别的磁体产生力的作用，又因为力的作用是相互的，这个力的反作用也就是“磁场对电流的作用”。

“磁场对电流的作用”是有条件的，当通电直导体跟磁场方向平行时，磁场对电流没有作用力。

【典例1］如图所示，甲、乙两图中的矩形线圈，给它们通电，则下列说法中正确的是（）

A.甲中线圈转动，乙中线圈不转动

B.乙中线圈转动，甲中线圈不转动

C.甲、乙中的线圈都会转动

D.甲、乙中的线圈都不会转动

M分层提分

题组A基础过关练

1.（2021八下•临海期末）直流电动机换向器的作用是（）

A.改变直流电源中的电流B.改变磁场的方向

C.改变线圈中的电流方向D.改变线圈的转动方向2.在安装直流电动机模型实验

中，按实验要求连好电路，闭合开关后电动机不转动，其原因不可能是（）

A.电刷与换向器之间接触过松B.电刷与换向器之间接触过紧

C,线圈没有处于平衡状态D.变阻器接入电路的阻值过大

3.（2021八下•丽水期末）关于如图所示的实验装置，表述错误的是（）

可研究电磁感应现象B.可演示电动机原理

C.可将电能转化为机械能D.可研究磁场对通电导体的作用

4.（2021八下•柯桥期末）为倡导绿色出行，柯桥区不少乡镇举行过自行车骑行比赛，如图是某选手用的

自行车前轮的结构图，行驶中，磁铁靠近传感器时，磁场能使其中的带电粒子发生偏转（即相当于通电导体

在磁场中受力运动），产生一种信号，信号传入速度计能测出自行车行驶的速度和里程，下列能说明其原理

的是（）

5.用如图所示的装置探究通电导线在磁场中的受力情况。接通电源，发现导体ab向右运动；把电源正

负极对调后接入电路，发现导体ab向左运动。这个实验事实说明通电导线在磁场中受力（）

电源

A.方向与电流方向有关B.方向与磁感线方向有关

C.大小与电流大小有关D.大小与磁场强弱有关

6.在一次科学探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，他惊讶地发现灯丝在晃动。

关于这种现象，下列说法正确的是（灯丝晃动是一种电流的磁现象

B.灯丝晃动时受力平衡

C.灯丝晃动是受到磁体的吸引作用

D.灯丝晃动是磁场对通电线圈的作用

7.（2021八下•萧山月考）如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，线圈正好转到平衡位置

B.图中绘出的是直流电动机示意图，线圈受到磁场的作用力而转动

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

8.（2021八下•西湖期中）如图所示，在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一

平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现（）

A.线圈仅作平动，不转动

B.线圈仅作转动，不平动

C.从上往下看，线圈做顺时针方向转动，同时靠近磁铁

D.从上往下看，线圈做逆时针方向转动，同时靠近磁铁

题组B能力提升练

1.（2021八下•绍兴期中）小敏制作直流电动机模型，如图。回形针做成两个支架，分别于电池的两极相

连，漆包线绕制成线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆皮，另一端只刮半轴漆皮。

(1)将线圈两端引线的漆皮，一端全部刮去，另一端刮去半周，其作用相当

于直流电动机中的；(2)小敏安装好后发现电动机不转，可能的原因是(填序号)。

①接线柱接触不良②电池没电③磁体磁极互换

④线圈刚好在平衡位置⑤转子和定子间摩擦力太大

2.如图所示，进行通电导线在磁场中受力运动实验，回答下列问题：

(1)把导线放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab,会发现导

线ab(填“运动”或“静止”)。(2)把电源的正负极对调后接入电路，使通过导线的电流方向

与原来相反，这时导线ab»

(3)保持电源的正负极不变，对调磁体的磁极，使磁场的方向与原来相反，这时导线ab将反向运动。由

此可以得出通电导线在磁场中要受到力的作用，而且受力的方向跟方向和方向都有关系。

(4)若增大电源电压或增强磁体的磁性，导体的运动速度会(填“加快”或“减慢”)，这说明

导体在磁场中受到力的作用，力的大小跟和有关。

3.为了探究电动机为什么会转动，小明根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图)，他用回形针做

成两个支架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一

端全部漆皮，另一端只刮去半周漆皮。将线圈放在支架上，磁体放在线圈下方，闭合开关，用手轻推一下

线圈，线圈就会不停地转动起来。

(1)要想改变线圈的转动方向，小明可采

用的两项措施是.

(2)开关闭合后，如果电动机不转，可能的原因是(填两点)。

（3）小明还想设计一个能调节电动机转速的实验装置，他还需要的主要器材是,

并在虚线框内画出实验电路图（电动机符号用M表示）。

4.（2021八下•下城期末）小金用如图甲所示的装置，探究“磁场对通电导体的作用力”。小金将滑动变

阻器的滑片移到合适位置，闭合开关，发现金属导体ab向左运动。

（1）为验证导体受力方向与

磁场方向是否有关，小金将导体ab放回图甲所示位置，断开开关后，小金应进行的操作

是,再闭合开关观察现象。预期应该观察到的现象是。（2）上述

现象都说明磁场对通电导体有力的作用，（选填“发电机“电动机”或“电磁铁”）就是根据该原

理制成的。

（3）微型电扇通电工作时，它是电动机。如图乙所示，小金在微型电扇的插头处连接小灯泡，用手快速拨

动风扇叶片时，小灯泡发光。微型电扇能产生电流是利用了的原理。

5.（2020八下•温州期末）为研究通电导体在磁场中受力大小的影响因素，小明利用弹簧测力计、粗细和

材料相同的不同导体在同一磁场中进行相关实验，得到实验数据如表：

实验次数（米）导体长度通过导体的电流（安）导体受到磁场的作用力（牛）

10.10.22

20.20.24

30.20.48

（1）实验中除了弹簧测力计外，还需用到的测量仪器有

（2）本实验基于的猜想是_____________________________________________________________

（3）分析表中数据，若保持导体的材料、粗细与所处磁场不变，当导体长度为0.3米、通过的电流为0.3

安时，导体受到磁场的作用力为牛。

6.（2019八下•绍兴期中）如图所示为小玲和小辉制作的一种直流电动机模型，他们用回形针做成两个支

架，分别与电池的两极相连；用漆包线绕一个矩形线圈，以线圈引线为轴，并用小刀刮去轴的一端全部漆

皮，另一端只刮去上半周漆皮，将线圈放在支架上，蹄形磁体放在线圈周围。

按他们这种方法刮漆，线圈在刚转过平衡位置时（填“自动改变线圈中的电流方向”

或“切断线圈中的电流”），目的是使线圈能够;

（2）可以通过改变（填一种方法）方向，改变线圈的转动方向；

（3）如果电池、开关、导线的连接和性能良好，闭合开关后，发现线圈只抖动了一下，并不转动，原因可

能是,这时可进行的有效尝试是

7.（2020八下•上虞期末）如下图所示，图甲是课本上“通电导线在磁场中受力”的实验示意图，小科同

学实际探究时，在电路上连接了一个滑动变阻器，如图乙所示，实验记录如下表:

序号磁场方向电流方向ab运动方向

1向下无电流静止不动

2向下由a向b向左运动（1）乙图中小科在电路中接

3向上由a向方向右运动

4向下由b向。向右运动

入滑动变阻器的作用是。

（2）比较2和3两组实验，说明通电导线在磁场中受力方向与有关，比较两组实

验说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关。

（3）小科想在甲图的基础上对实验进行改造，来探究影响感应电流方向的因素，为了观察到明显的实验现

象，他要把图甲中的电源换成图丙中的o

8.（2020八下•杭州期中）如图甲是小明同学安装好的直流电动机模型：

（i）在安装该模型时要按照（选填“由外向内”或

“由内向外”）的顺序安装。

（2）为了使组装的电动机模型能够正常运转，小明在安装时还应注意以下几点，其中正确的是（选

填符号）。

A.要尽量减小轴与轴架之间的摩擦

B.电刷与换向器的接触松紧要适当

C.不要使各元件因安装不当而产生形变

D.每一只固定螺钉均不能拧紧（3）小明把安装好的电动机、变阻器、电源和开关串联起来进行实验，如

图乙所示。

①用笔画线代替导线完成图乙中实验器材的连接o（要求滑片向左移，电动机转速变慢）

②若开关闭合，线圈不转,用手轻轻一拔，线圈就转动起来，则原来线圈不转的原因可能是

（4）图甲中换向器A的作用是。

题组C培优拔尖练

1.（2019AT•长兴期末）学习小组想探究“通电导体在磁场中受力的大小与导体在磁场中长度的关系”。

【实验器材】边长不同的矩形线圈2个、足够宽的U形磁铁、弹簧测力计、电源、导线、开关。

【实验步骤】

（1）如上图，用弹簧测力计测量矩形线圈a的重力G”再将a放入磁场中。通电后，弹簧测力计示数变为

F,,发现件小于G,则磁场对线圈a作用力的方向是。

（2）换用矩形线圈b,重复步骤（1）中的实验，每次实验时AB边在磁场中的相同，记录线圈b

受到的重力&和拉力值Fz。应比较G「Fz与的关系，从而得出结论。

（3）某次实验时，发现弹簧测力计的示数比该矩形线圈的重力大，可能的原是

2.（2020八下•青田期中）小红在学习了磁场对通电导体有力的作用后，进一步查阅资料，了解到当

电流与磁场垂直时，磁场对通电导体的作用力大小与磁场强度、导体在磁场中的长度以及导体中的电流强

度有关。她设计了如图所示的装置，先初步探究磁场对通电导体的作用力与电流大小的关系。实验步骤如

①将一根导体棒用两根细线悬挂在铁架台上，将一蹄形磁铁竖直固定在铁架台上，并让导体棒与下方的蹄

形磁铁磁极间的磁场方向垂直；

②给导体两端加电压山，导体静止时，观察悬线与竖直方向偏转的角度为a”

③,导体静止时，观察悬线与竖直方向偏转的角度为a2；

④比较a”a2的大小，发现a2〉J,即可初步验证其它条件一定，

通电导体的电流越大，受到磁场的作用力越大。

（1）请将第③步的步骤补充完整：。

（2）小红想继续探究通电导体在磁场受到作用力的大小与导体在磁场中的长度是否有关，于是她将图中的

导体棒换成了一根较长的导体棒，其它条件不变，此时她发现悬线与竖直方向偏转的角度变小了，于是她

得出结论，“其它条件一定，通电导体在磁场中的长度越长，受到的磁场作用力越小”。但她查阅一些资

料后发现，理论上通电导体在磁场中的长度越长，受到的磁场作用力越大，这与她实验所得到的结论相反。

请你说明小红得出的结论与资料不符的原因。o

3.（2021八下•萧山期中）学习了电磁知识后，小朱了解到相互靠近的通电导线之间会产生相互作用力。

那么这个力的大小和方向与哪些因素有关呢？他将两根导线（可伸长）平行放置后固定（如图1甲所示），

然后依次通上如图乙、丙、丁所示的电流，通过反复实验证实了他的猜想。请你根据图中的实验现象回答

图1

分析

（1）

3

需电

St

通:从电

*2A电渡

电源

通2A

（T）

（R）

（乙）

图1

有关

流方向

向与电

用力方

之间作

电导线

可知通

），

序号

（选填

力的

互作用

间的相

导线之

到通电

（2）得

的依据

，你

结论

关的

小有

流大

与电

大小

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星形

，则该

S闭合

开关

后将

上，然

桌面

水平

光滑

置于

并将其

形，

成星

线弯

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柔软

，将一

所示

图2

（3）如

。

将

路

回

增大

围面积