初中物理粤沪版九年级下册2 电动机转动的原理获奖课件ppt

这是一份初中物理粤沪版九年级下册2 电动机转动的原理获奖课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了学习目标，生活中的电动机，探究磁场对电流的作用，力的作用，换向器的作用，探究换向器的作用，两个铜半环，换向器，电动机的工作原理，电流大小等内容，欢迎下载使用。
17 . 2探究电动机转动的原理
结合上节课知识，思考这些机械为什么能转动？
请展示自己设计的实验方案，并跟图 17－7 所示的三个实验装置进行比较，再从中选择自己满意的实验装置，进行实验。
　　闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动。
　 电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向发生了改变。
　　磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向也发生了改变。
1.如果选定图17－7中(a)或(b)所示的实验装置进行实验，则 (1) 电路闭合时，蹄形磁铁中的金属棒AB是否动起来呢?使金属棒AB动起来的原因是什么?
当电路闭合时，AB棒中有电流经过，在磁场力的作用下AB棒会发生摆动；
(2) 如果将蹄形磁铁移开，通电金属棒AB还会动吗? 这个现象说明什么?
如果将蹄形磁铁移开，通电金属棒AB不受磁场力，不会发生摆动，这个现象说明通电导体在磁场中受到力的作用；
(3) 改变电流方向，金属棒AB的运动方向是否改变?
改变电流方向，通电金属棒AB受到的磁场力改变，金属棒AB的运动方向也改变；
(4) 保持电流方向不变，改变磁场方向，金属棒AB运动的方向是否改变?
保持电流方向不变，改变磁场方向，通电金属棒AB受到的磁场力改变，金属棒AB的运动方向也改变；
2. 如果你选定了图17－7(c)所示的实验装置，怎样进行实验呢?
(1) 闭合电路，观察通电线框是否动起来； (2) 将蹄形磁铁移开，闭合电路，观察通电线框是否动起来；
(3) 只改变电流方向，观察通电线框摆动的方向是否改变； (4) 只颠倒蹄形磁铁的两极，观察通电线框摆动的方向是否改变；
(5) 同时改变电流方向和颠倒蹄形磁铁的两极观察通电线框摆动的方向是否改变。
通过上述实验，你能得出什么结论?
通电导体在磁场中会受到___________，力的方向跟__________方向和__________方向都有关系。
你能用上述结论来说明通电线圈在磁场中是怎样运动的吗?请试试看。
开始时，线圈平面与磁感线平行，如图17－8(a)所示。接通电路后，绿色边和红色边的电流方向不同，其受力的方向相反，线圈便转动起来；
当线圈转到如图17－8(b)所示的位置时，绿色边和红色边受到的力恰好在同一条直线上且大小相等，方向相反，线圈来回摆动几次就停在该位置上了。线圈的这一位置叫做平衡位置，此时线圈的平面恰好与磁感线垂直。
通过分析发现，通电线圈在磁场中转动到平衡位置时就会停下来，那么，怎样才能使通电线圈在磁场中持续地转动呢?
　 通电线圈在磁场中两边受力，但方向相反，发生顺时针转动。
当线圈的平面与磁场垂直时，通电线圈受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于惯性，线圈还会继续转动。
线圈靠惯性越过平衡位置后，磁场力作用的结果使线圈逆时针旋转。
通电线圈最后静止在平衡位置。
通电线圈最后静止在平衡位置
通电线圈不能持续转动(电能无法转换成机械能)
解决方法1：越过平衡位置后停止对线圈供电，线圈利用惯性转动半圈后再供电。
缺点：后半圈线圈没有动力，利用惯性转动，转动平稳性不能保障。
解决方法2：越过平衡位置改变线圈中电流的方向，受力方向也改变。
但有什么方法或工具能在线圈越过平衡位置时改变电流方向呢？
当线圈由于惯性刚越过平衡位置时，如果立刻改变线圈中的电流方向线圈就能够继续转动下去了。在电动机上能够完成这一任务的装置叫做换向器。
从发现原理到实际应用，往往要解决许多技术上的难题，换向器的发明就是一个很好的例证。
仔细观察电动机的结构可以发现，在电动机电源的引入处有一个“小机关”，这就是换向器。最简单的换向器由两个彼此绝缘的金属半圆环组成，如图17－9所示。
换向器的两个半圆环分别跟线圈的两端相连接，并通过电刷连接到电源的两极。当线圈刚越过平衡位置时，由于换向器的作用，改变了线圈中电流的方向，使线圈继续转动下去。
通过换向器可以使线圈中电流每半周改变一次。
通电线圈受磁场力作用，开始顺时针旋转。
通电线圈刚过平衡位置，换向器自动改变线圈中的电流方向。
通电线圈转过平衡位置后，在磁场力的作用下继续顺时针转动。
通过活动我们知道，电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。用直流电源供电的电动机叫做直流电动机。
请参照图仔细阅读图下的说明，了解电动机的工作原理。
(a) 线圈处于此位置时，电流从电刷4→半环2 →线图→半环1 →电刷3。线圈的c边受到一个向上的力，a边受到一个向下的力。线图沿逆时针方向转动。
(b) 线圈转至平衡位置时，两电刷跟两个半环间的绝缘部分接触，线圈中无电流，不再受力的作用。由于惯性线圈会越过平衡位置转动。
(c) 线圈越过平衡位置后，电流从电刷4→半环1 →线圈→半环2 →电刷3。线圈的c边受到一个向下的力，a 边受到一个向上的力。线圈仍绕轴沿逆时针方向转动。
概括地说，直流电动机的工作原理是：
使用直流电源(电流方向不变)供电的电动机叫做直流电动机。
如图是新一代电动自平衡独轮车，选项图中能表示其工作原理的是 ( ).
提示：电动独轮车能工作是因为里面的电动机将电能转为机械能，即通电导线在磁场中收到力的作用
A图中无电源，所以不能提供电能，这个是发电机原理，金属棒切割磁感线产生电流
B图是奥斯特实验：通电导线周围会产生磁场
C图是探究电磁铁磁性强弱与螺线圈匝数之间的关系实验
磁场对通电导体作用原理的应用十分广泛，如磁电式电流仪表和动圈式扬声器(喇叭)，以及电动玩具和机器人等，都应用了这一原理。
图17－11所示的是动圈式扬声器的结构示意图。下面两位同学对扬声器的发声原理进行了解释，你有什么看法?还有什么补充?
随声音变化的电流通过扬声器的线圈，线圈与纸盆都随之振动，就会使扬声器发声。
变化的电流在磁场中受到的力是变化的，因此扬声器发出的声音也会变化。
电动机具有构造简单，造价低，效率高，在启动、停止和改变转动方向的控制与操作上均十分方便，且对环境几乎没有什么污染等许多优点。
电动机可分为“直流”和“交流”两大类。直流电动机和交流电动机又可细分为很多种，这里仅介绍两种特殊的电动机，即步进电动机和直线电动机，它们的工作原理均涉及一系列不同的技术。但是，不论是步进电动机，还是直线电动机，它们的基本原理都是“磁场对电流的力的作用”。
摄像机中的各种部件能灵活、精直线电动机是一种能沿着金属轨准地转动和移动，就是通过步进电动道做直线运动的感应电动机，磁浮列机来实现的。
直线电动机是一种能沿着金属轨道做直线运动的感应电动机，磁浮列车上用的就是直线电动机。
1. 如右图所示是直流电动机的工作原理图， E、F部件我们称之为_________，它的作用是当线圈转动到平衡位置时，能自动改变___________。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________。
提示：EF为两个半铜环，分别与电源的正负极相连，线圈的两个电刷随线圈转动而与E F交通接触，转过平衡位置时，电刷由一个半铜环转到另外一个半铜环上去，线圈中的电流方向发生改变。
2. 如图所示，通过开关S控制电动机，使电动机既能正转又能反转(已知电动机的转动方向会随着通过其电流方向的变化而变化)，请在图中虚线框内分别填上电池和电动机的电学符号。
提示：通电直导线在磁场中受到力的方向与电流的方向、磁场的方向有关。
3.下列四幅图中，用来研究磁场对通电导线有力的作用的是 ( )。
提示：研究磁场对通电线有力，前提是导线要有电流流过，其次导线应该在磁场中。
A．图1中，风车转动时电流表指针偏转B．图2中，闭合开关后线圈转动C．图3中，旋转启动钥匙后用电器工作D．图4中，闭合开关后铁钉吸引大头针
1. 通电导体在磁场中受到的力的方向跟哪些因素有关?
跟电流方向和磁场方向有关
2. 图17－13是直流电动机的示意图，请在图上标出各部分的名称。
3. 如果模型电动机接通电源后不能运转，请你分析其中的原因可能有哪些。
① 电路不是闭合电路。② 电路某处短路。
4. 换向器的发明对电机的发展有什么作用? 你对科技创新在社会发展中的作用有什么认识和体会?
换向器的发明对电动机的发展具有重要的作用。 换向器的作用是： 线圈每转过平衡位置，便会自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈继续转动。
当今世界，随着新科技革命迅猛发展，不断引发新的技术创新浪潮，科技成果转化和产业更新换代的周期越来越短，技术创新在区域经济发展中的地位和作用越来越重要。因此，我们要不断创新。
通过本节课的学习，有同学提出这样的问题：电动机的转速与哪些因素有关?请你就此问题开展研究，写出包含以下内容的研究报告。 (1)问题：电动机的转速与哪些因素有关? (2)猜想与假设。
(3) 实验方案：画出实验装置示意图，说明实验的主要步骤 (4) 进行实验，收集证据。 (5) 得出结论。