課時(shí)20.4電動(dòng)機(jī)（幫課堂）（原卷版）

她花【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用；

2.認(rèn)識(shí)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向布.關(guān):

3.了解直流電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造和工作原理及其能星轉(zhuǎn)化。

【知識(shí)導(dǎo)圖】

【基礎(chǔ)知識(shí)】

知識(shí)點(diǎn)一、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

1.實(shí)驗(yàn)探究-通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力的作用

如圖所示，用兩根水平且平行的金屬導(dǎo)軌把一根直導(dǎo)線ab支起來(lái)，讓導(dǎo)線在蹄形磁體的兩個(gè)磁極之間。

（1）處在磁場(chǎng)中的導(dǎo)線，沒(méi)有通電時(shí)靜止，通電后會(huì)發(fā)生運(yùn)動(dòng)，即通電后受到力的作用。

（2）①只改變電流方向，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向改變，即受力方向改變；

現(xiàn)象分析

②只改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向改變，即受力方向改變；

③改變電流方向的同時(shí)將磁場(chǎng)方向反轉(zhuǎn)，導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)方向不變，即受力方向不變。

（1）通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中會(huì)受到力的作用;

歸納總結(jié)

（2）力的方向和電流方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。

|實(shí).中，雖然磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線有力的作用，但因?yàn)橛心Σ亮Φ拇嬖趯?dǎo)線不一定運(yùn)動(dòng)，若通電后

注意:

導(dǎo)線ab不運(yùn)動(dòng)，可更換更輕、更光滑的直導(dǎo)線以減小摩擦或增大電路中的電流（或換用磁性更強(qiáng)的磁鐵）

以增大導(dǎo)線所受的磁場(chǎng)力。

2.磁場(chǎng)對(duì)線圈的作用

如圖所示，將線圈放在蹄形磁體的兩極中間，接通電源后線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并在與紙面垂直的位置附近來(lái)回

擺動(dòng)，最后停在與紙面垂直的位置。

通電

實(shí)驗(yàn)演示

（1）當(dāng)線圈通電時(shí)，線圈的ab邊和cd邊電流方向相反，而磁場(chǎng)方向相同，所以受到方向相反的力的作

用，使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

現(xiàn)象分析

（2）當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)和紙面垂直的位置后，ab邊和cd邊受到的力的方向不發(fā)生變化，阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，又會(huì)

使線圈向回轉(zhuǎn)，這樣反復(fù)作用下，線圈會(huì)左右擺動(dòng)，最終停在與紙面垂直的位置。

歸納總結(jié)通電線圈在磁場(chǎng)中會(huì)受力轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，但不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

【典例1］如圖所示，放在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體棒ab通過(guò)水平光滑金屬導(dǎo)軌與螺線管、開(kāi)關(guān)和電源構(gòu)成閉合

回路，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的小磁針靜止在圖示位置。

（1）在圖中標(biāo)出閉合開(kāi)關(guān)瞬間螺線管中電流方向、螺線管左端的極性和小磁針N極的偏轉(zhuǎn)方向

（2）閉合開(kāi)關(guān)后導(dǎo)體棒將沿______（選填“水平”或“豎直”）方向運(yùn)動(dòng)。

知識(shí)點(diǎn)二、電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造

1.電動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造

電動(dòng)機(jī)由兩部分組成，一是能轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，叫做轉(zhuǎn)子；二是固定不動(dòng)磁體，叫做定子。電動(dòng)機(jī)工作時(shí),

轉(zhuǎn)子在定子中飛快的轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.電動(dòng)機(jī)的工作原理

根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的。

3.實(shí)驗(yàn)探究一線圈在磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)

（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析

線圈的ab邊受到一個(gè)向上的力，cd邊中的電流與ab邊中的電

流方向相反，磁場(chǎng)方向相同，故cd邊受到一個(gè)向下的力，這兩

J甲圖

個(gè)力不在同一直線上，所以，使線圈沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。

線圈受到的力使它順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

與甲圖相似，線圈的ab邊受到向上的力、cd邊受到向卜的力，

但此時(shí)兩個(gè)力在同一直線上，大小相等、方向相反，彼此平衡，

過(guò)程分析

金歹南/乙圖

故這一位置稱作平衡位置，由于慣性線圈會(huì)越過(guò)平衡位置，繼

線圈由于慣性會(huì)越過(guò)平衡位置續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

線圈越過(guò)平衡位置后，與甲圖原理相似，線圈的ab邊受到向上

的力，cd邊受到向下的力，此兩個(gè)力大小相等、方向相反，不

幽￡

在同一直線上，阻礙線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（線圈不能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的原

丙圖

因）。

線圈受到f向力阻礙線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)

通電后的線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置后，受到的力要阻礙它的轉(zhuǎn)動(dòng)，故線圈又會(huì)減速至零，向反方向

歸納總結(jié)

轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣線圈在平衡位置左右來(lái)回?cái)[動(dòng)，慢慢停下來(lái)，最后停在平衡位置。

拓展培優(yōu):左手定則判斷通電導(dǎo)體的受力方向

安培定則又叫右手螺旋定則，用來(lái)判斷通電螺線管的極性，判斷通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力（磁

場(chǎng)力）的方向時(shí)可使用左手定則。

左手定則：將左手伸平，大拇指和其余四指垂直，讓四指指向電流方向，磁感線垂直穿過(guò)手?

心，則拇指的指向就是通電導(dǎo)體受到的磁場(chǎng)力的方向，如圖所示。

（2）如何使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)

方法一：當(dāng)線圈越過(guò)平衡位置后停止對(duì)線圈供電，讓線圈靠慣性轉(zhuǎn)過(guò)后半周。但因?yàn)楹蟀胫芫€圈不受

力的作用，故這種方法線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定，動(dòng)力弱。

方法二：在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的后半周，設(shè)法改變電流方向，使線圈在后半周也獲得同轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同的動(dòng)力，

這樣線圈會(huì)平穩(wěn)、有力地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。實(shí)際的電動(dòng)機(jī)就是采用該方法使線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，實(shí)現(xiàn)該目的的裝置

叫換向器，

（3）換向器的構(gòu)造及作用

【典例2】圖示為直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖。線圈abed處于向右的磁場(chǎng)中，兩個(gè)銅半環(huán)E和F跟線圈

兩端相連，可隨線圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，兩半環(huán)中間斷開(kāi)，彼此絕緣；A和B是電刷，它們分別跟兩個(gè)半環(huán)接觸，使

電源和線圈組成閉合電路。在圖示位置，電流沿deba流過(guò)線圈，de邊受到磁場(chǎng)的作用力向卜，則（）。

A.線圈在圖示位置時(shí)，ab邊受到磁場(chǎng)的作用力向下；

B.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180。時(shí)，電流沿deda流過(guò)線圈；

C.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180c時(shí)，de邊受到磁場(chǎng)的作用力向下;

D.線圈由圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)180c時(shí)，ab邊受到磁場(chǎng)的作用力向下

,者【方法幫】

題型一：探究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用

方法在U

（1）在該實(shí)驗(yàn)中，探究的是磁體對(duì)通電導(dǎo)體的力的作用，但并沒(méi)有直接測(cè)量力，而是通過(guò)導(dǎo)體受力在

導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)明通電導(dǎo)體受到了力的作用，通過(guò)力的作用效果來(lái)足示力的存在。

（2）通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力的方向與電流方向和磁場(chǎng)方向兩個(gè)因素有關(guān)，在探究時(shí)，要注意控制變量

法的應(yīng)用。

【典例1】在復(fù)習(xí)“電流的磁場(chǎng)”和“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”時(shí)，小剛想：“既然通電導(dǎo)體周?chē)嬖诖艌?chǎng),

磁場(chǎng)乂會(huì)對(duì)通電導(dǎo)體產(chǎn)生力的作用，那么相互靠近的兩個(gè)通電導(dǎo)體間是否會(huì)產(chǎn)生力的作用呢？”

（1）于是，他和小強(qiáng)商議通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這一問(wèn)題。他們或到了兩根柔軟的導(dǎo)線，相距較近地并排固

定在接線板上，實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象如圖乙所示。該試驗(yàn)表明：兩個(gè)通電導(dǎo)體之

間______o

（2）小強(qiáng)認(rèn)為，如果改變其中一個(gè)通電導(dǎo)體的電流方向，則它們之間作用力的方向也會(huì)發(fā)生改變。

小強(qiáng)這樣想的理由是：電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向是由的方向決定的，當(dāng)一個(gè)通電導(dǎo)體中電流的方向

改變時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也會(huì)發(fā)生改變；而磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的作用力的方向與的方向和的

方向有關(guān)，另一個(gè)通電導(dǎo)體中電沈的方向不變，但磁場(chǎng)的方向變化了，它受到的磁場(chǎng)力的方向就會(huì)改變。

（3）如果開(kāi)始實(shí)驗(yàn)時(shí)，小剛和小強(qiáng)沒(méi)有找到柔軟的導(dǎo)線，而是用較硬的普通鋁芯電線進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)

為會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況？通過(guò)這個(gè)問(wèn)題，你得到了怎樣的啟示？

（T）

（G）

題型二：直流電動(dòng)機(jī)

【角度1】電動(dòng)機(jī)工作原理

方法直接

顧名思義就是通電后“能動(dòng)”的設(shè)備，也是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，如電流表、揚(yáng)聲器等，都是

利用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體有力的作用這一原理來(lái)工作的。

【典例2】下列與電動(dòng)機(jī)工作原理相同的是（）。

B

.

【角度2】電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向調(diào)芋

★易錯(cuò)警示

若改變電動(dòng)機(jī)（或線圈）的轉(zhuǎn)向，只改變電動(dòng)機(jī)（或線圈）中電流方向或磁場(chǎng)方向即可；若同時(shí)改變

電流方向或磁場(chǎng)方向，則線圈受力方向不變，即電動(dòng)機(jī)（或線圈）的轉(zhuǎn)向不變。

【典例3］如圖所示為直流電動(dòng)機(jī)的工作原理圖，下列分析正確的是（）。

A.改變磁場(chǎng)方向可以改變線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的方向；

B.電動(dòng)機(jī)通電后不轉(zhuǎn),一定是電路斷路；

C.電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;

D.線圈連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)是靠電磁繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的

【角度3】電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向器的作用

方法直接

直流電動(dòng)機(jī)是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的原理制成的，為使線圈能夠持續(xù)地轉(zhuǎn)動(dòng)下去，每當(dāng)線

圈剛轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí)，換向器就自動(dòng)改變線圈中的電流方向，從而改變線圈兩條邊的受力方向，保證線圈

能不停地轉(zhuǎn)動(dòng)下去。

【典例3】在直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，換向器的作用是（）。

A.改變磁感線的方向；

B.改變線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向；

C.改變線圈中的電流方向；

D.使線圈中的電流方向和轉(zhuǎn)動(dòng)方向同時(shí)改變

乏【中考幫】

考點(diǎn)一：磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用

【典例】（2022?無(wú)錫）如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，閉合開(kāi)關(guān)，觀察到鋁棒向左運(yùn)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明磁場(chǎng)對(duì)

有力的作用，利用這一原理可以制成機(jī)；斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，對(duì)調(diào)電源正、負(fù)兩極，重

新接入電路，再次閉合開(kāi)關(guān)，觀察到鋁棒向運(yùn)動(dòng)。

4例"，該題要求同學(xué)們能靈活應(yīng)用磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用力的方向和磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系,

進(jìn)行分析和推理，獲得正確結(jié)論。這是物理核心素養(yǎng)的科學(xué)思維的體現(xiàn)。

考點(diǎn)二：電動(dòng)機(jī)工作原理

【典例】（2022?江西省）如圖所示，是某同學(xué)在科技節(jié)上展示的作品結(jié)構(gòu)圖。該作品的工作原理是

通電線圈在中受力轉(zhuǎn)動(dòng)，它就是一個(gè)自制的機(jī)模型圖。

考物分該題要求同學(xué)們能將知識(shí)和情景相關(guān)聯(lián)，逐漸建立起物理的知識(shí)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提煉和升華,

形成解決問(wèn)題的物理視角。這是物理核心素養(yǎng)的物理觀念的體現(xiàn)。

【作業(yè)幫】

一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）

1.下列裝置，主要部件不是電動(dòng)機(jī)的是（）。

A.電飯鍋B.吸塵器

C.洗衣機(jī)1）.吸排油煙機(jī)

2.下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的說(shuō)法中，正確的是（）。

A.內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

B.鍋蓋被白氣頂開(kāi)，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

C.用退熱貼給發(fā)燒的病人降溫，讓內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移；

D.電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

3.借助如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，小明探究“磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用”。閉合開(kāi)關(guān)S。，原本靜止的輕質(zhì)

硬直導(dǎo)線AB水平向右運(yùn)動(dòng)。要使AB水平向左運(yùn)動(dòng)，下列措施中可行的是（）。

A.將A、B兩端對(duì)調(diào)：

B.將滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)：

C.換用磁性更強(qiáng)的蹄形磁體；

D.將蹄形磁體的N、S極對(duì)調(diào)

4.圖所示為一些與電和磁有關(guān)的事例，下列認(rèn)識(shí)中正確的是（）。

電源

A.圖甲中，磁體能夠吸引銅、鐵、鋁等所有金屬；

B.圖乙中，司南的長(zhǎng)柄指南是地磁場(chǎng)的作用；

C.圖丙中，閉合開(kāi)關(guān)導(dǎo)體劭運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能;

D.圖丁中，電磁鐵是利用電磁感應(yīng)的原理制成的

5.如圖所示是?種動(dòng)圈式耳機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。當(dāng)音圈中有大小和方向反復(fù)變化的電流通過(guò)時(shí)，音

圈帶動(dòng)音膜振動(dòng)發(fā)聲，這是由于磁場(chǎng)對(duì)_____有力的作用，此現(xiàn)象中能量的轉(zhuǎn)化情況是

永久磁體

6.圖甲為一臺(tái)簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)，它由一節(jié)電池，一塊吸在電池下方的鉉磁鐵和銅導(dǎo)線繞成的線框組成；圖

乙是它的工作原理圖。已知磁場(chǎng)對(duì)線框左邊的作用力垂直紙面向里，則線框右邊受到的磁場(chǎng)力垂直紙面

.（選填向外或向里），線框在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，將_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能。

7.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩條平行放置的直導(dǎo)線，當(dāng)通以相同方向的電流時(shí)，通電導(dǎo)線b產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)a導(dǎo)線具

有向右的作用力；通電導(dǎo)線a產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)b導(dǎo)線具有向左的作用力，如圖甲所示。如果改變a導(dǎo)線中的電

流方向，如圖乙所示。此時(shí)b導(dǎo)線受到a導(dǎo)線作用力的方向___________（選填“向左”或“向右”）。

hb

二、綜合練（能力提升）

8.關(guān)于電磁現(xiàn)象，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）。

A.電磁鐵的磁性強(qiáng)弱只與電流大小有關(guān)；

B.可以用磁感線來(lái)描述磁體周?chē)艌?chǎng)的強(qiáng)弱和方向；

C.磁場(chǎng)對(duì)放入其中的小磁針一定有力的作用；

D.揚(yáng)聲器將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為聲信號(hào)的過(guò)程中，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

9.如圖所示，研究磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線作用的實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)，電流由a至b通過(guò)導(dǎo)線ab時(shí)，導(dǎo)

線ab向左運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（）。

A.只改變電流方向時(shí)，導(dǎo)線ab向右運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；

B.只改變磁場(chǎng)方向時(shí)，導(dǎo)線ab向左運(yùn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

C.電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)改變時(shí)，導(dǎo)線ab向左運(yùn)動(dòng)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；

D.電流方向和磁場(chǎng)方向同時(shí)改變時(shí)，導(dǎo)線ab向右運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

10.在驗(yàn)證磁場(chǎng)會(huì)給通電導(dǎo)線作用力的實(shí)驗(yàn)中，小東連接了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)

體棒ab沒(méi)有動(dòng).經(jīng)檢查，各元件完好，電路連接無(wú)故障。

（1）請(qǐng)你猜想導(dǎo)體棒不動(dòng)的原因是—

（2）寫(xiě)出檢驗(yàn)?zāi)愕牟孪胧欠裾_的方法：_