学年九年级物理全册第章第节直流电动机考点手册新版北师大版

第六节直流电动机知识点一直流电动机的原理 精练版P201．实验探究：通电线圈在磁场中受到力的作用(1)设计并进行实验：如下图，将一个线圈放在磁场里，接通电源，让电流流过线圈，观察发生的现象。(2)实验现象：接通电源后，线圈在磁场中发生转动，但只转了大约90°，便摆动几下停在如下图的位置。(3)实验现象分析：通电线圈ab和cd两个边在磁场中受到力的作用，当所受力不在同一直线上时，线圈会发生转动；当两个力在同一条直线上时，线圈受到的两个力是平衡力，这个位置叫平衡位置。线圈的惯性使它可以冲过平衡位置，由于线圈受力方向不变，它会反向转动，最终线圈会停在平衡位置。探究归纳：通电线圈在磁场中受力而转动，转到平衡位置时，线圈会左右摆动最终停止，而不能持续转动。温馨提示：(1)通电线圈在磁场中因受到力的作用而发生转动，线圈平面与磁感线垂直的位置被称为平衡位置，线圈转到此位置时受到平衡力的作用。(2)如果当线圈由于惯性刚好转过平衡位置时，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。例1小明用漆包线绕成线圈，将线圈两端的漆全部刮去后放入磁场，如下图。闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置，不能持续转动。为使线圈持续转动，以下措施中可行的是()A．换用电压更大的电源B．换用磁性更强的磁体C．重新制作匝数更多的线圈，将线圈两端的漆全部刮去D．在线圈的一端重抹油漆，干后在适当位置刮去半圈解析：将线圈两端的漆全部刮去后，线圈中的电流方向不能改变，线圈的受力方向也不会发生改变，所以闭合开关S后，发现线圈只能偏转至水平位置，不能持续转动。要想让线圈持续转动，需增加换向器，即在线圈的一端重抹油漆，油漆凝固后在适当位置刮去半圈，相当于添加一个换向器，使线圈能够持续转动，故D选项符合要求；换用电压更大的电源、换用磁性更强的磁体、重新制作匝数更多的线圈均不能改变线圈的受力方向，仍然不能持续转动，故A、B、C选项不符合要求。答案：D2．直流电动机(1)定义：利用直流电源供电的电动机。(2)原理：通电线圈在磁场中受到力的作用而转动。(3)直流电动机的构造直流电动机主要是由磁铁、线圈、换向器和电刷等构成。其中换向器是由两个彼此绝缘的铜制半环构成，如下图。①换向器的作用：每当线圈刚转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈连续转动下去。②换向器作用的理解：当线圈转至平衡位置，两电刷跟两个半环间的绝缘局部接触，线圈中无电流，此时线圈不受力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置。越过平衡位置后，两电刷接触的半环就调换了，线圈中的电流方向也随之改变。总之，依靠换向器与电刷的配合，每转半周，线圈中的电流方向就改变一次，从而保证线圈能不停地转动下去。(4)直流电动机的工作过程甲线圈处于此位置时，换向器F与电刷A接触，换向器E与电刷B接触，通电后线圈中电流从换向器F→d→c→b→a→换向器E。由左手定那么可知：线圈的ab边内电流由b向a，受到一个向上的磁场力，cd边内电流由d向c，边受到一个向下的磁场力，于是线圈沿顺时针方向转动乙线圈转过90°至平衡位置时，两电刷跟两个换向器间绝缘局部接触，线圈中无电流，线圈不受磁场力的作用，但线圈由于惯性会越过平衡位置，继续向前转动丙线圈越过平衡位置后，换向器E变为跟电刷A接触，换向器F变为跟电刷B接触，线圈中电流变为从换向器E→a→b→c→d→换向器F。由左手定那么可知：ab受到向下的力，cd受到向上的力。线圈仍沿顺时针方向转动丁线圈又转至平衡位置时，其情况跟图乙所示相似。线圈由于惯性越过平衡位置后，线圈中的电流又从换向器F流向换向器E，其情况又和图甲所示相同，这样线圈就能不停地转动下去温馨提示：直流电动机工作过程中还应注意的六个方面：(1)直流电动机依靠换向器与电刷的配合，每当线圈刚刚转过平衡位置时，就能自动改变线圈中的电流方向，这样它就能够连续不停地沿同一方向转动下去。(2)线圈在平衡位置时，线圈中没有电流通过，不受磁场力的作用。(3)每当线圈转过一周时，线圈中的电流方向自动改变两次。(4)要想改变电动机的转动方向，可以改变线圈中的电流方向或者改变磁场方向。(5)要想改变电动机的转速可以改变线圈中的电流大小，也可以改变磁场的强弱。(6)直流电动机工作时将电能转化为机械能。例2如图，为直流电动机的工作原理图。以下相关的分析中正确的选项是()A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为内能B．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能C．电动机工作过程中，线圈转过一周，电流方向改变两次D．电动机工作过程中，线圈中的电流方向保持不变解析：电动机工作过程中，消耗的电能大局部转化为机械能，同时线圈发热，一局部电能转化为内能，A、B选项错误；线圈转过一周，电流方向改变两次，C选项正确；直流电动机通过换向器不断改变线圈中的电流方向，才能保证电动机持续转动，D选项错误。答案：C知识点二实用的电动机 精练版P201．电动机的组成实际用的电动机由定子(固定不动的磁极)和转子(转动的线圈)两局部组成，如下图。线圈有多组，嵌在圆柱形铁芯上，换向器也由许多对铜片组成。定子由机壳和电磁铁(或永磁体)组成，两个电刷由石墨与铜粉压制而成。2．电动机的优点构造简单、制造方便、体积小、效率高、便于控制、对环境污染小，而且种类繁多，能满足不同的需要。3．电动机的分类及应用电动机分为直流电动机和交流电动机两大类。直流电动机由直流电源供电。大型的直流电动机常用在电力机车、公交电车、货运电瓶车，轧钢机、起重机和刨床等方面。小型的直流电动机常用在电动玩具、录音机、录像机、影碟机等方面。电扇、洗衣机、电冰箱等电器中使用的是交流电动机(外部电源提供的电流方向是变化的)。带动水泵和农产品加工机械的电动机都是交流电动机，交流电动机的应用更广泛。4．使用时的能量转化电动机在使用时主要将电能转化为机械能，同时线圈通电时，由于电流热效应的存在，电流流经线圈时也会将少局部电能转化为内能。因此，电动机在使用时，要及时将产生的热量散发出去(比方加装风扇或外壳装有很多散热片)。例3(多项选择)关于电动机，以下说法中正确的选项是()A．电动机在工作时电能只转化为机械能B．电动机与其他机械相比具有结构简单，体积小、效率高、便于控制等优点C．家用洗衣机中使用的是直流电动机D．电动机一般由转子和定子两局部组成解析：电动机在工作时除将电能转化成机械能外，通电时也会发热，即有很小一局部电能还转化为内能，A选项错误；电动机具有B选项中所提到的优点，B选项正确，家用洗衣机中的电动机是交流电动机而不是直流电动机，C选项错误；电动机由定子和转子两局部组成，定子由电磁铁和外壳组成，转子由多个线圈组成，D选项正确。答案：BD注意：电动机的种类较多，从使用的电源来看可分为直流电动机和交流电动机。直流电动机由直流电源供电，交流电动机由交流电源供电。易错点对电动机中的换向器的作用理解不清而致错电动机中换向器的作用是当线圈刚转过平衡位置时，自动改变通入线圈中的电流方向，使线圈继续转动。因此，直流电动机线圈内的电流方向是改变的，但外电路中的电流方向是不变的。例4关于直流电动机线圈中的电流和外电