北师大版初中物理九年级全一册电动机 发电机 知识讲解

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电动机 发电机

【学习目标】

1、了解磁场对通电导线的作用；

2、认识电动机的构造和原理；

3、知道电磁感应现象，及产生感应电流的条件； 4、了解发电机的构造和原理。

【要点梳理】 要点一、电动机

1. 磁场对通电导线的作用 (1)力的方向和电流方向有关。 (2)力的方向与磁感线方向有关。 2.左手定则

伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向，这时，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。 3.电动机的基本构造

（1）转子：能够转动的部分。 （2）定子：固定不动的部分。 4. 直流电动机为什么需装换向器？

当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。

要点诠释：

通电直导线在磁场中受到力的作用。力的方向与磁场方向、导线电流方向有关。磁场对通电导线和通电线圈作用而运动过程中，把电能转化为机械能，电动机就是从这一理论设计制造出来的。

(1)磁场对电流的作用中磁场方向、电流方向、导体受力方向三者应互相垂直，同时改变其中两个方向另一个方向不变，若首先改变其中一个方向而另一个方向不变，则第三者方向一定改变。 (2)当通电直导线的方向与磁感线的方向平行时（如图甲所示），磁场对通电直导线（图甲中直导线ab）没有力的作用。当通电直导线的方向与磁感线的方向不平行（斜交）时，磁场对通电直导线（图乙中直导线ab）有力的作用（垂直纸面向内）。当通电直导线的方向与磁场的方向垂直时，磁场对通电导线（图丙中直导线ab）的作用力最大（方向垂直纸面向内）。

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在图丙中，保持磁感线B的方向不变，而使直导线ab内电流方向相反时，ab受力的方向也相反；保持直导线内电流方向不变，而使磁感线B的方向相反时，ab受力的方向也相反。

但如果在图丙中，同时使磁感线B的方向及ab内电流方向都变为相反，则直导线ab的受力方向不发生变化。

要点二、发电机

1.电磁感应：当导体回路中的一部分在磁场中做切割磁感线运动时，回路中就会产生电流，这种现象称为电磁感应。

2. 产生感应电流必须同时满足三个条件： （1）电路是闭合的；

（2）导体要在磁场中做切割磁感线的运动；

（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。

3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。 4.发电机

发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。 要点诠释：

.学完三种电磁现象，容易混淆，为了记忆和理解，特列表如下： 现象 电流的磁场 电磁感应 磁场对电流的作用 发现者 奥斯特 法拉第 安培 能量转化 电能→磁能 机械能→电能 电能→机械能 判定方法 右手螺旋定则 （左手定则） 说明：判定方法中的右手定则和左手定则，在初中物理暂不做要求。 三种电磁现象的重要应用对比如下： 应用 电磁铁 原理 要点 电流的磁场 磁性有无可用通断电控制，磁性强弱可用电流大小及通电螺线管内插入铁芯，磁场大大匝数多少控制。 增强 交流电：周期性改变方向的电流。 集流环（两个铜环）和一对电刷的作用。 用换向器（两个铜束环）和一对电刷使线圈持续转动。 交流发电机 电磁感应 直流电动机 通电线圈在磁场中受力转动

【典型例题】 类型一、电动机

1、关于直流电动机和发电机，下列说法正确的是（ ）

A.电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把机械能转化为电能 B.发电机是利用法拉第的发现制成的，工作时把机械能转化为电能

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C.电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能 D.交流发电机和直流电动机构造相同，因此它们的工作原理是一样的 【思路点拨】记住发电机和电动机原理。 【答案】B

【解析】闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就产生电流，这种现象叫做电磁感应，利用这种现象制成了发电机，实现机械能转化为电能。通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电能转化为机械能。

【总结升华】本题主要考查学生对：发电机和电动机原理图的区别和联系的了解和掌握。

举一反三：

【变式】电动机是一种高效率、低污染的动力设备。下面四幅实验装置图中，对电动机的发明有直接影响的是（ ）

【答案】C

2.（2015?枣庄中考）如图所示是直流电动机的模型，闭合开关后线圈顺时针转动。现要线圈逆时针转动，下列方法中可行的是（ ） A．只改变电流大小 B．只改变电流方向

C．对换磁极同时改变电流方向 D．换用磁性更强的磁铁

【答案】B

【解析】电动机的原理是通电线圈在磁场中受力转动，电动机线圈的转动方向与磁场方向和电流方向有关，因此要改变电动机的转动方向有两种方法：①可保持磁场方向不变，改变电流方向；②可保持电流方向不变，改变磁场方向。因此选项B符合题意。

【总结升华】知道电动机转动方向与电流方向、磁场方向有关，注意只能改变其中一个因素，如果两个因素同时改变时，线圈转动的方向不变。

类型二、磁生电

3、如图所示，闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中小圆圈表示导体的横截面，下列说法中

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正确的是（ ）

A.图a和图b的导线中电流方向相同 B.图b和图c的导线中电流方向相同 C.图b和图c的导线中电流方向相反 D.图a和图c的导线中电流方向相同

【思路点拨】要解答本题需掌握：感应电流的方向和磁极的方向、导体运动的方向有关。 【答案】B

【解析】感应电流产生的条件：①闭合电路里的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动.由图可知，a、b、c中导线都在磁场中做切割磁感线运动，且又是闭合电路里的一部分导体，所以导线中都有感生电流产生。图a、b中导体运动方向相同，但磁感线方向相反，故电流方向相反。图b、c中导体运动方向和磁感线方向都相同，故电流方向也相同。

【总结升华】此题考查的是产生感应电流的条件，我们要知道什么才是切割磁感线运动。

举一反三：

【变式】（2015?铁岭模拟）如图所示是小冬探究感应电流产生条件的实验装置，其中能够产生感应电流的是（ ）

A．ab不动，磁铁上下移动 B．ab不动，磁铁左右移动 C．磁铁不动，ab上下移动 D．磁铁和ab同时向左或右移动 【答案】B

4、下列说法中，正确的是（ ） A．只要导体在磁场中运动，就会产生感应电流 B．电动机是利用电磁感应现象制成的 C．发电机是把电能转化为机械能的机器 D．电流周围存在着磁场

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【答案】D

【解析】A错在不是闭合电路的部分导体；电磁感应应用是发电机，B错；发电机是把其他形式的能转化为电能的机器。

【总结升华】熟记产生感应电流的条件，理解发电机的原理。

举一反三： 【变式】小明在仔细观察如图甲所示的微型电扇结构之后，设想利用微型电扇和电流表制成简易风速计：当风吹动风扇叶片时，电流表指针偏转，且风速越大，电流表示数也越大，图示乙实验中，能说明简易风速计工作原理的是（ ）

【答案】A

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