《九年级物理全册 第十四章 第六节 直流电动机课件 （新版）北师大版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《九年级物理全册 第十四章 第六节 直流电动机课件 （新版）北师大版（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、六 直流电动机体验体验 直流电动机的原理直流电动机的原理活动：准备两节电池、漆包线一段、磁体、金属丝支架。活动：准备两节电池、漆包线一段、磁体、金属丝支架。活动活动1 1：如图，将漆包线绕成矩形线圈，：如图，将漆包线绕成矩形线圈，将漆包线的两端的漆层全部刮掉，按图将漆包线的两端的漆层全部刮掉，按图连接电路，观察线圈的转动情况。连接电路，观察线圈的转动情况。活动活动2 2：将漆包线一端的漆层全部刮掉，：将漆包线一端的漆层全部刮掉，另一端的漆层只刮去半周，接通电路，观察线圈的转动情况。另一端的漆层只刮去半周，接通电路，观察线圈的转动情况。(1)(1)活动活动1 1和活动和活动2 2中线圈中线圈_(
2、_(选填选填“能能”或或“不能不能”) )转转动，原因是动，原因是_。(2)(2)活动活动1 1中，线圈中，线圈_(_(选填选填“能能”或或“不能不能”) )持续转持续转动。活动动。活动2 2中，线圈中，线圈_(_(选填选填“能能”或或“不不能能”) )持续转动。持续转动。提示：提示：(1)(1)能能 通电导体在磁场中受到力的作用通电导体在磁场中受到力的作用(2)(2)不能不能 能能1.1.电动机的工作原理是什么？电动机的工作原理是什么？2.2.什么是平衡位置？什么是平衡位置？ 3.3.换向器的作用是什么？换向器的作用是什么？4.4.电动机有哪些构造？电动机有哪些构造？5.5.生活中在哪些方面
3、用到了电动机？生活中在哪些方面用到了电动机？探究探究 直流电动机的原理直流电动机的原理结合结合“体验体验”及下图，思考以下问题及下图，思考以下问题1.1.在在“体验体验”活动中，接通电路后，线圈为什么能转动？活动中，接通电路后，线圈为什么能转动？ 提示：提示：接通电路后，线圈中有电流通过，上下两个边的漆包线接通电路后，线圈中有电流通过，上下两个边的漆包线中电流方向相反，通电线圈在磁场中受到磁场力的作用，两个中电流方向相反，通电线圈在磁场中受到磁场力的作用，两个边受到的磁场力方向相反，于是线圈开始转动。边受到的磁场力方向相反，于是线圈开始转动。参考答案：参考答案：通电线圈在磁场中受到磁场力的作用
4、。通电线圈在磁场中受到磁场力的作用。2.2.按照甲、乙两图接通电路，通电线圈转过按照甲、乙两图接通电路，通电线圈转过_度时受力平度时受力平衡，分析线圈静止时的受力情况，线圈为什么不连续转动衡，分析线圈静止时的受力情况，线圈为什么不连续转动? ?提示：提示：通电线圈上下两个边在磁场中受到的力的方向不同，当通电线圈上下两个边在磁场中受到的力的方向不同，当这两个力作用在一条直线上时，线圈所处的位置称为平衡位这两个力作用在一条直线上时，线圈所处的位置称为平衡位置，线圈到达平衡位置时由于惯性会冲过平衡位置，在平衡位置，线圈到达平衡位置时由于惯性会冲过平衡位置，在平衡位置附近来回摆动几次后停止运动。置附近
5、来回摆动几次后停止运动。参考答案：参考答案：90 90 线圈在平衡位置上下两个边受到的力大小相线圈在平衡位置上下两个边受到的力大小相等，方向相反，作用在一条直线上等，方向相反，作用在一条直线上3.3.分析甲图和乙图，线圈中电流方向发生了怎样的变化，转到分析甲图和乙图，线圈中电流方向发生了怎样的变化，转到图乙位置时线圈为什么还能继续转动一点？图乙位置时线圈为什么还能继续转动一点？提示：提示：在图甲中，换向器在图甲中，换向器F F与电刷与电刷A A接触，换向器接触，换向器E E与电刷与电刷B B接接触，线圈的触，线圈的abab边内电流由边内电流由b b向向a a，受到向上的磁场力，受到向上的磁场力
6、，cdcd边内电边内电流由流由d d向向c c，受到向下的磁场力，于是线圈开始沿顺时针方向转，受到向下的磁场力，于是线圈开始沿顺时针方向转动；图乙是平衡位置，此时线圈中没有电流，线圈不受磁场力动；图乙是平衡位置，此时线圈中没有电流，线圈不受磁场力的作用，线圈由于具有惯性会冲过该位置。的作用，线圈由于具有惯性会冲过该位置。参考答案：参考答案：甲图中线圈甲图中线圈abab边内电流由边内电流由b b流向流向a a，cdcd边内电流由边内电流由d d流向流向c c，图乙线圈中没有电流图乙中没有电流，线圈不受力的，图乙线圈中没有电流图乙中没有电流，线圈不受力的作用，由于具有惯性冲过平衡位置，从而还能继续
7、转动一点。作用，由于具有惯性冲过平衡位置，从而还能继续转动一点。4.4.对比图丙和图甲，线圈中电流的方向发生了怎样的变化，线对比图丙和图甲，线圈中电流的方向发生了怎样的变化，线圈的受力方向及其转动方向又如何呢？丁图又重新回到了平衡圈的受力方向及其转动方向又如何呢？丁图又重新回到了平衡状态，综合分析线圈转动一周过程中，线圈中电流方向改变了状态，综合分析线圈转动一周过程中，线圈中电流方向改变了几次实现了线圈继续重复转动？几次实现了线圈继续重复转动？提示：提示：在图乙中，线圈由于惯性冲过平衡位置后，在图乙中，线圈由于惯性冲过平衡位置后，E E与与A A接触，接触，F F与与B B接触，线圈的接触，线
8、圈的abab边内电流由边内电流由a a向向b b，受到的力变为向下，受到的力变为向下，cdcd边内电流由边内电流由c c向向d d，受到的力变为向上，于是线圈就继续沿顺时，受到的力变为向上，于是线圈就继续沿顺时针方向转动。图丁线圈中电流消失，处于平衡状态，由于惯针方向转动。图丁线圈中电流消失，处于平衡状态，由于惯性，会冲过平衡位置，继而回到图甲状态，重复旋转。在整个性，会冲过平衡位置，继而回到图甲状态，重复旋转。在整个转动过程中，依靠换向器与电刷配合，每转动半周，线圈中电转动过程中，依靠换向器与电刷配合，每转动半周，线圈中电流方向就改变一次，实现了线圈连续转动；线圈中的电流方向流方向就改变一次
9、，实现了线圈连续转动；线圈中的电流方向是发生变化的，变得与原来相反，转动半圈电流方向就改变一是发生变化的，变得与原来相反，转动半圈电流方向就改变一次，使线圈受力方向变得相反。次，使线圈受力方向变得相反。参考答案：参考答案：E E与与A A接触，接触，F F与与B B接触，线圈的接触，线圈的abab边内电流由边内电流由a a向向b b，受到的力变为向下，受到的力变为向下，cdcd边内电流由边内电流由c c向向d d，受到的力变为向上，受到的力变为向上，继续顺时针转动继续顺时针转动 两次两次5.5.电路中是通过电路中是通过_改变线圈中的电流方向的。改变线圈中的电流方向的。提示：提示：在线圈转动过程
10、中，依靠换向器与电刷配合，每转动半在线圈转动过程中，依靠换向器与电刷配合，每转动半周，线圈中电流方向就改变一次，使线圈受力方向变得相反，周，线圈中电流方向就改变一次，使线圈受力方向变得相反，实现电流方向改变的是换向器。实现电流方向改变的是换向器。 参考答案：参考答案：换向器换向器一、直流电动机的原理一、直流电动机的原理1.1.平衡位置平衡位置: :线圈转动过程中线圈转动过程中, ,两个边受力方向两个边受力方向_,_,在在_上的位上的位置。置。2.2.运动情况运动情况: :通电线圈在磁场中通电线圈在磁场中_发生转动发生转动, ,到达平衡位置时到达平衡位置时, ,由于由于_,_,它能冲过平衡位置。
11、它能冲过平衡位置。相反相反同一条直线同一条直线受到力受到力惯性惯性3.3.换向器和电刷换向器和电刷: :(1)(1)构造构造: :换向器换向器: :由两个半圆形由两个半圆形_组成。组成。电刷电刷: :由两根弹性金属片组成由两根弹性金属片组成, ,一端接导线一端接导线, ,另一端紧贴另一端紧贴_。(2)(2)作用作用: :每当线圈刚转过每当线圈刚转过_时时, ,换向器在换向器在_的配合的配合下下, ,能自动改变线圈中的能自动改变线圈中的_,_,使线圈持续转动下去。使线圈持续转动下去。铜制半环铜制半环换向器换向器平衡位置平衡位置电刷电刷电流方向电流方向二、实用的电动机二、实用的电动机1.1.构造构
12、造: :主要由主要由_和和_组成。组成。2.2.原理原理: :利用利用_发生转动而制成。发生转动而制成。3.3.能量转化能量转化: :把把_转化成转化成_。4.4.类型类型: :(1)(1)直流电动机直流电动机: :由由_电源供电。例如电源供电。例如, ,起重机、电动玩具、起重机、电动玩具、录音机、影碟机等。录音机、影碟机等。(2)(2)交流电动机交流电动机: :由由_电源供电。例如电源供电。例如, ,电扇、洗衣机、电冰电扇、洗衣机、电冰箱等。箱等。定子定子转子转子通电线圈在磁场中受力通电线圈在磁场中受力电能电能机械能机械能直流直流交流交流【拓展延伸拓展延伸】电动机使用时能量的转化电动机使用时
13、能量的转化电动机在使用时将电能转化为机械能电动机在使用时将电能转化为机械能, ,同时同时, ,线圈通电时线圈通电时, ,由于由于电流热效应的存在电流热效应的存在, ,电流流经线圈时也会将部分电能转化为热电流流经线圈时也会将部分电能转化为热能能, ,所以在电动机使用时所以在电动机使用时, ,要及时将产生的热量散发出去要及时将产生的热量散发出去, ,常见常见的是在电动机中安装风扇或散热片等。的是在电动机中安装风扇或散热片等。考点考点 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理【典例典例】如图甲是直流电动机模型如图甲是直流电动机模型, ,图乙是自制简易电动机模图乙是自制简易电动机模型。现在主要讨论图乙
14、简易电动机的制作与操作问题型。现在主要讨论图乙简易电动机的制作与操作问题: :(1)(1)绕制线圈的铜丝外表有漆皮绕制线圈的铜丝外表有漆皮, ,必须对线圈引出线的两端必须对线圈引出线的两端( (搁搁置于铜质弯钩的部位置于铜质弯钩的部位) )进行刮漆处理进行刮漆处理, ,刮漆方法见放大图。按这刮漆方法见放大图。按这种方法刮漆种方法刮漆, ,目的是使线圈能够目的是使线圈能够, ,因此这一部位就相当于因此这一部位就相当于图甲中的图甲中的( (填某一部件的名称填某一部件的名称) )。(2)(2)如果整个制作没有问题如果整个制作没有问题, ,但接上电源后线圈不动但接上电源后线圈不动, ,这时应做这时应做
15、哪些尝试哪些尝试?(?(说出两点即可说出两点即可) )_;_;_。【思路导引思路导引】解决本题的关键点解决本题的关键点【精讲精析精讲精析】本题考查直流电动机的工作原理。本题考查直流电动机的工作原理。(1)(1)对线圈引出线的两端对线圈引出线的两端( (搁置于铜质弯钩的部位搁置于铜质弯钩的部位) )进行刮漆处进行刮漆处理，这样就相当于加了两个换向器，线圈就能连续转动了；理，这样就相当于加了两个换向器，线圈就能连续转动了；(2)(2)线圈不动的原因可能有线圈正好停止在平衡位置、线圈受线圈不动的原因可能有线圈正好停止在平衡位置、线圈受到的磁场力较小等，所以，如果线圈转到平衡位置不动时，可到的磁场力较
16、小等，所以，如果线圈转到平衡位置不动时，可以用手给它一个力，使其越过平衡位置继续转动；如果不是在以用手给它一个力，使其越过平衡位置继续转动；如果不是在平衡位置，说明受到的磁场力较小，可以增强磁体磁性、增加平衡位置，说明受到的磁场力较小，可以增强磁体磁性、增加电池的个数以增大线圈中电流，使线圈受到的磁场力增大。电池的个数以增大线圈中电流，使线圈受到的磁场力增大。答案：答案：(1)(1)导电导电( (或接触良好或接触良好) ) 换向器换向器(2)(2)将线圈旋转一定角度将线圈旋转一定角度 增大电源电压增大电源电压( (或换一块磁性或换一块磁性更强的磁体更强的磁体) )【方法归纳方法归纳】直流电动机
17、不转的四类原因及解决措施直流电动机不转的四类原因及解决措施原因种类原因种类具体故障具体故障处理方法处理方法电路原因电路原因电刷与换向器接触不电刷与换向器接触不良良将换向器、电刷表面将换向器、电刷表面氧化层刮去氧化层刮去, ,使二者接使二者接触良好触良好电流太小电流太小增大电源电压增大电源电压线圈内部开路线圈内部开路更换线圈更换线圈换向器变形换向器变形, ,电刷同电刷同时接触同一个换向器时接触同一个换向器片片, ,使线圈被短路使线圈被短路调好换向器位置调好换向器位置原因种类原因种类具体故障具体故障处理方法处理方法磁场原因磁场原因磁体的磁性弱磁体的磁性弱换强磁体换强磁体机械原因机械原因线圈被卡住线
18、圈被卡住, ,电刷与电刷与换向器接触太紧或线换向器接触太紧或线圈转轴受到的摩擦力圈转轴受到的摩擦力太大太大调节松紧调节松紧, ,减少摩擦减少摩擦位置原因位置原因线圈刚好处在平衡位线圈刚好处在平衡位置置用手转动线圈使其转用手转动线圈使其转过平衡位置过平衡位置1.1.下列哪种设备是根据如图所示的实验原下列哪种设备是根据如图所示的实验原理制成的理制成的( )( )A.A.电熨斗电熨斗 B.B.电动机电动机C.C.电磁铁电磁铁 D.D.发电机发电机【解析解析】选选B B。本题考查电动机的原理。本题图中探究的是通。本题考查电动机的原理。本题图中探究的是通电导体在磁场中受力运动，这就是电动机的原理，故电导
19、体在磁场中受力运动，这就是电动机的原理，故B B选项正选项正确；电熨斗的原理是电流的热效应，电磁铁的原理是电流的磁确；电熨斗的原理是电流的热效应，电磁铁的原理是电流的磁效应，发电机的原理是电磁感应，故效应，发电机的原理是电磁感应，故A A、C C、D D选项均错。选项均错。2.2.如图所示四个实验现象中，揭示了电动机原理的是如图所示四个实验现象中，揭示了电动机原理的是( )( )【解析解析】选选B B。本题考查电动机的原理。本题考查电动机的原理。A A实验是奥斯特实验的实验是奥斯特实验的实验装置；实验装置；B B实验是研究通电导体在磁场中受力运动的实验装实验是研究通电导体在磁场中受力运动的实验
20、装置，也是电动机的原理图；置，也是电动机的原理图；C C实验是探究电荷间相互作用规律实验是探究电荷间相互作用规律的实验装置；的实验装置；D D实验是研究电磁铁磁性的实验装置。实验是研究电磁铁磁性的实验装置。3.3.如图所示是直如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动，顺时针转动。现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是下列方法中可行的是( )( )A.A.只改变电流方向只改变电流方向B.B.只改变电流大小只改变电流大小C.C.换用磁性更强的磁铁换用磁性更强的磁铁D.D.对换磁极同时改变电流方向对换磁极同时改变电流方向【解析解析】选选A
21、 A。本题考查通电导体在磁场中受力方向的影响因。本题考查通电导体在磁场中受力方向的影响因素。通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有素。通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁场方向有关，只改变其中一个因素，导体受力方向发生改变，两个因素关，只改变其中一个因素，导体受力方向发生改变，两个因素同时改变则导体受力方向不发生改变，故同时改变则导体受力方向不发生改变，故A A正确，正确，D D错误；错误；B B、C C两个因素只会改变导体受力的大小。两个因素只会改变导体受力的大小。4.4.直流电动机工作时，当线圈转到什么位置时，换向器改变直流电动机工作时，当线圈转到什么位置时，换向器改变线圈中
22、的电流方向线圈中的电流方向( )( )A.A.线圈转动到任意位置线圈转动到任意位置 B.B.线圈平面与磁感线垂直线圈平面与磁感线垂直C.C.线圈平面与磁感线平行线圈平面与磁感线平行 D.D.线圈平面与磁感线成线圈平面与磁感线成4545角角【解析解析】选选B B。本题考查换向器的作用。直流电动机内的线圈。本题考查换向器的作用。直流电动机内的线圈转到线圈平面与磁感线垂直时，由于受到平衡力的作用，线圈转到线圈平面与磁感线垂直时，由于受到平衡力的作用，线圈会静止，这时换向器改变线圈里的电流方向，从而改变线圈的会静止，这时换向器改变线圈里的电流方向，从而改变线圈的受力方向，于是线圈受到非平衡力的作用，继
23、续转动下去。受力方向，于是线圈受到非平衡力的作用，继续转动下去。5.5.如图所示的两个实验中，闭合开关后，能如图所示的两个实验中，闭合开关后，能观察到导体观察到导体abab运动的是运动的是_图，这个现象说明磁场对图，这个现象说明磁场对_有力的作用。有力的作用。【解析解析】图甲中有电源，导体图甲中有电源，导体abab处于磁场中，闭合开关，导体处于磁场中，闭合开关，导体中有电流通过，磁场对电流有力的作用，能观察到导体中有电流通过，磁场对电流有力的作用，能观察到导体abab运运动，也就是通电导体在磁场中受力运动；图乙中无电源，闭合动，也就是通电导体在磁场中受力运动；图乙中无电源，闭合开关，导体开关，
24、导体abab不会运动。不会运动。答案：答案：甲甲 电流电流6.6.如图所示如图所示, ,在直流电动机的工作过程中在直流电动机的工作过程中, ,换向器起了关键的换向器起了关键的作用作用, ,它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的它能使线圈刚刚转过平衡位置时就自动改变线圈中的, ,从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机从而实现通电线圈在磁场中的连续转动。电动机工作时是把电能转化为工作时是把电能转化为能能, ,实际使用的直流电动机由实际使用的直流电动机由和和两部分组成两部分组成, ,如图所示的线圈为如图所示的线圈为。【解析解析】本题考查线圈平衡位置的特点。直流电动机是根据通本题考查线圈平
25、衡位置的特点。直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化电线圈在磁场中受力转动的原理制成的，它是一种将电能转化为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机为机械能的机器。为了让电动机能够持续转动，在制作电动机时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈时增加了换向器，当线圈刚好转过平衡位置时就自动改变线圈中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机中的电流的方向，及时改变通电线圈的受力方向，保证电动机能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分能够连续转动。实际使用的直流电动机是由转子和定子两部分组成，图中线圈是转动的，称为
26、转子。组成，图中线圈是转动的，称为转子。答案：答案：电流方向电流方向 机械机械 转子转子 定子定子 转子转子7.7.如图所示是电动机在工作过程中线圈如图所示是电动机在工作过程中线圈处于平衡位置时的示意图处于平衡位置时的示意图, ,由于磁场对由于磁场对通电导体具有通电导体具有的作用的作用, ,当线圈转当线圈转至平衡位置时至平衡位置时, ,两个电刷跟两个半环间两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触绝缘部分接触, ,线圈中无电流通过线圈中无电流通过, ,所以所以线圈不受力的作用线圈不受力的作用, ,但线圈由于但线圈由于会继续转动会继续转动, ,从而越过从而越过平衡位置。平衡位置。【解析解析】本题考查电动机
27、的工作过程。由于磁场对通电导体具本题考查电动机的工作过程。由于磁场对通电导体具有力的作用，通电线圈在磁场中受力转动。但当线圈转至平衡有力的作用，通电线圈在磁场中受力转动。但当线圈转至平衡位置时，两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流位置时，两个电刷跟两个半环间绝缘部分接触，线圈中无电流通过，所以线圈不受力的作用。但由于惯性线圈会继续转动，通过，所以线圈不受力的作用。但由于惯性线圈会继续转动，从而越过平衡位置，使两个半环接入反向电流，使线圈继续转从而越过平衡位置，使两个半环接入反向电流，使线圈继续转动下去。动下去。答案：答案：力力 惯性惯性8.8.如图所示如图所示, ,电动飞机玩具的心脏
28、是小电电动飞机玩具的心脏是小电动机动机, ,小电动机工作时将电能转化为小电动机工作时将电能转化为_能能, ,其工作原理是其工作原理是_。【解析解析】本题考查电动机的工作原理。由电动机的工作原理和本题考查电动机的工作原理。由电动机的工作原理和能量转化的知识可知：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而能量转化的知识可知：电动机是利用通电线圈在磁场中受力而转动的原理制成的。电动机工作时，将电能转化为机械能。转动的原理制成的。电动机工作时，将电能转化为机械能。答案：答案：机械机械 通电线圈在磁场中受力而转动通电线圈在磁场中受力而转动 找找你容易错在哪里找找你容易错在哪里? ?电动机是利用电动机是利用的原理
29、制成的。如图的原理制成的。如图, ,在做在做“让线圈转让线圈转起来起来”的实验中的实验中, ,为了使线圈能持续转动为了使线圈能持续转动, ,采取的办法是将线圈采取的办法是将线圈两端引线的漆皮两端引线的漆皮; ;要想使线圈的转动方向与原来的相反要想使线圈的转动方向与原来的相反, ,采用采用或或的方法。的方法。【学生自答学生自答】电流的磁效应电流的磁效应 全部刮掉全部刮掉 改变电流方向改变磁场方向改变电流方向改变磁场方向【教师点评教师点评】电动机的原理理解错误电动机的原理理解错误: :应为通电线圈在磁场中受到力的作用应为通电线圈在磁场中受到力的作用; ;操作错误操作错误: :两端都刮掉两端都刮掉, ,线圈转到平衡位置就会停下来线圈转到平衡位置就会停下来, ,不能不能持续转动。持续转动。【正确解题正确解题】通电线圈在磁场中受力转动通电线圈在磁场中受力转动一端全部刮掉，另一端只刮半周一端全部刮掉，另一端只刮半周改变电流方向改变电流方向 改变磁场方向改变磁场方向
