20.4 电动机 课件（内嵌视频） 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

20.4电动机人教版九年级全册第二十章电和磁01物理观念了解通电导线在磁场中会受到力的作用，并知道力的方向与哪些因素有关了解直流电动机的基本构造、工作原理和涉及的能量转化02科学思维经历研究通电导线在磁场中受力方向的分析过程，培养归纳推理能力03科学探究经历通电线圈在磁场中连续转动的探究过程，培养解决问题的能力04科学态度与责任通过对电动机的学习，体会物理知识在生产实践中的重要作用，激发学习物理的兴趣学习目标新课导入问题电力机车、电梯、电风扇、冰箱、洗衣机、机器人(图20.4-1)，以及各种电动玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生产生活的各个方面。给电动机通电，它就能够转动。这是为什么?通电导体周围有磁场磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？一、磁场对通电导线的作用通电导体棒在磁场中运动演示如图所示，把导体棒放在磁场里，接通电源，让电流通过导体棒，观察它的运动。把电源的正、负极对调后接入电路，使通过导体棒的电流方向与原来相反，观察导体棒运动的方向。保持导体棒中的电流方向不变，但把蹄形磁体的上、下磁极调换一下，使磁场方向与原来相反，观察导体棒运动的方向。一、磁场对通电导线的作用通电导体棒在磁场中运动演示实验现象：接通电源后，导线ab会在磁场中运动；将电源正、负极对调后，导线ab会向相反的方向运动；一、磁场对通电导线的作用实验现象：将磁体的上下磁极调换之后，导线ab也会向反的方向运动；实验现象：同时改变电流方向和磁场方向，导线ab运动方向不改变。通电导体棒在磁场中运动演示实验结论：实验表明，通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系，当电流的方向或者磁场的方向变得相反时，通电导线受力的方向也变得相反。当电流方向和磁场方向同时变得相反时，通电导线受力方向不变。特别说明：不是所有通电导体在磁场中都受力的作用，当电流方向与磁场方向相同或相反时，该通电导体不受力。一、磁场对通电导线的作用前面实验中的直导线运动一段距离就会离开磁场，很难持续地运动。如果把一个通电线圈放在磁场中，它又会怎样运动呢？下面我们探究磁场对通电线圈的作用。一、磁场对通电导线的作用通电线圈在磁场中转动演示如图所示，使线圈位于磁体两个磁极间的磁场中。1.使线圈静止在图乙所示位置上，闭合开关，发现线圈并没有运动。这是由于线圈上、下两个边受力大小一样、方向却相反。这个位置是线圈的平衡位置。一、磁场对通电导线的作用2.使线圈静止在图甲所示位置上，闭合开关，线圈受力沿顺时针方向转动，并由于惯性而越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置，线圈为什么会返回呢?3.使线圈静止在图丙所示位置上，这是线圈冲过平衡位置以后所到达的地方。闭合开关，线圈逆时针转动，说明线圈在这个位置所受的力阻碍它沿顺时针方向转动。通电线圈在磁场中转动演示线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力阻碍它的转动。这样线圈在平衡位置左右来回摆动，慢慢停下来，最后停在平衡位置。一、磁场对通电导线的作用换向器实际的电动机可以通过换向器来实现这一目的。一、磁场对通电导线的作用构造：由两个铜半环E和F和两个电刷A和B组成。两个铜半环E和F跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两个半环中间断开，彼此绝缘。A和B是电刷，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。作用：每当线圈转过平衡位置时，都能自动改变通入线圈中的电流方向，让线圈两边受力方向总与运动方向相同，使线圈持续转动下去。如果在线圈越过了平衡位置后，设法改变线圈中电流的方向，线圈将会继续转动下去。如何改变线圈中电流的方向呢？电动机的基本构造能够转动的部分（线圈），叫做转子；固定不动的部分（磁体），叫做定子。二、电动机的基本构造实际的电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动的过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。工作原理：通电线圈在磁场中受力的作用而转动。（或通电导体在磁场中受到力的作用）能量转化：电动机工作过程中将电能转化为机械能。（因电而动）电动机的应用和类型机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯需要电动机牵引。家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机，甚至各种玩具都离不开电动机。电动机已经应用在现代社会生活的各个方面。电动玩具电动自行车电力机车电梯电扇洗衣机空调三相交流电机直流电机步进电机直线电机二、电动机的基本构造扬声器是怎样发声的科学世界学校的操场上挂着扬声器(喇叭)，收音机、电视机、音响中都有扬声器。每天我们都能听到扬声器发出的悠扬声音，那么扬声器(图20.4-6)是怎样发出声音的呢?扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。图20.4-7是扬声器的构造示意图，它主要由固定的永磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通有电流时，线圈受到永磁体的作用而运动;当线圈中的电流反向时，线圈向相反方向运动。由于通过线圈的电流是交变电流，它的方向不断变化，线圈就不断地来回振动，带动纸盆也来回振动，于是扬声器就发出了声音。利用上述扬声器原理，可以制成头戴式耳机和小巧的入耳式耳机。课堂小结电动机├─磁场对通电导线的作用│├─通电导线在磁场中受到力的作用│└─磁场对通电导线的作用力的方向与电流的方向、磁场的方向均有关系├─电动机│├─工作原理：通电线圈在磁场中受力转动。│├─基本组成││├─转子：能够转动的部分││└─定子：固定不动的部分│└─换向器的作用├─能量转化│└─电能转化为机械能└─扬声器└─和电动机的工作原理相同1.如图所示，闭合开关，铜棒向左运动，为使铜棒向右运动，下列操作不可行的是（）A．只对调电源的正、负极B．只对调磁体的N、S极C．导线①接A、C接线柱，导线②接B、D接线柱D．同时对调电源正、负极和磁体N、S极达标检测D2.如图为直流电动机的基本构造示意图。以下相关的分析中正确的是（）A．电动机工作过程中，消耗的电能全部转化为机械能B．电动机是利用电流磁效应的原理工作的C．仅改变磁感线的方向可以改变线圈转动的方向D．使线圈连续不停地转动下去是靠电磁继电器来实现的达标检测C3.如图所示是扬声器的结构图。当扬声器的线圈中通入因携带声音信息而时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下受到力的作用并带动纸盆振动发声。下列说法中错误的是（）A．扬声器工作时是将电能转化为机械能B．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动C．扬声器中的永久磁体周围存在磁场D．扬声器工作时线圈中的电流不变达标检测D达标检测4.如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向______，（选填“相同”或“不同”）理由是：_______________________，此时线圈_____（选填“在”或“不在”）平衡位置。不同ad和cd中的电流方向不同不在1、用图20.4-2所示的装置研究磁场对通电导体棒的作用时，如果闭合开关后导体棒向左运动，怎样操作可以使导体棒向右运动?练习与应用-----------------------------------------解析：可以把电源的正、负极对调改变电流方向，或者蹄形磁体的上、下磁极调换一下改变磁场方向。2、电动机主要由哪两部分构成?电动机换向器的构造大体是怎样的?它有什么作用?练习与应用-----------------------------------------解析：(1)电动机由定子和转子组成;(2)换向器的构造:两个铜半环跟线圈两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间断开，彼此绝缘，两个电刷分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路;换向器的作用是每转过平衡位置时都能自动改变线圈中电流方向，使直流电动机向一个方向持续转动3、电路中常用到单刀双掷开关，这是一种可以分别跟两个接线柱连接的开关。图20.4-8甲是它的外形图，图20.4-8乙中的S1和S2是它的符号。图乙用两个单刀双掷开关来控制电动机M，使电动机既能正转，也能反转。如果开关S1与触点a接触、S2与c接触时，电动机是正转的，怎样操作开关才能使电动机反转?练习与应用-----------------------------------------解析：已知开关S1与触点a接触、S2与触点c接触时电动机正转，要使电动机反转，只需要改变通过电动机的电流方向。那么可以让S1与触点b接触(改变一条支路的连接)，S2与触点d接触(改变另一条支路的连接),这样就改变了通过电动机的电流方向，从而使电动机反转。4、一台电动机的额定电压是220V，额定功率是5.5kW，它正常工作时的电流有多大?连续工作2h耗电多少?练习与应用-----------------------------------------解析：(1)电动机正常工作时的电流;(2)电动机工作2h消耗的电能W=Pt=5.5kWx2h=11kW.h.