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物理九年级全册第4节 电动机优质学案设计
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这是一份物理九年级全册第4节 电动机优质学案设计，文件包含人教版初中物理九年级全一册204《电动机》导学案教师版docx、人教版初中物理九年级全一册204《电动机》导学案学生版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共27页， 欢迎下载使用。
1. 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2. 了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。
【学习重点】磁场对通电导线的作用。
【学习难点】直流电动机的构造和工作原理。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 磁场对通电导线的作用
通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向和 的方向有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向 （改变/不变）；如果两者的方向同时改变，则力的方向 （改变/不变）。
2. 电动机
（1）电动机的原理及构造：电动机由能够转动的转子和固定不动的定子组成。电动机是利用通电线圈在磁场中受 而转动的原理制成的。为了使电动机能持续转动，电动机上用到 ，当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中 的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
（2）电动机是把 能转化成 能的机器。
【合作探究】
探究一、磁场对通电导线的作用
【想一想】我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
1. 探究磁场对通电导线的作用
（1）提出问题：通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？
（2）猜想与假设：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。
（3）设计并进行实验
①如图所示，把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察记录现象。
②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察记录现象。
③保持磁体N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察记录现象。
④保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。
⑤在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象。
【分析论证】
（1）分析实验①和②：在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验②中，去掉蹄形磁体，接通电源，直导线ab不运动。说明通电导体在 中才会受到力的作用。
（2）分析实验①和③：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。
（3）分析实验①和④：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。
（4）分析实验①和⑤：同时改变导线ab中的电流方向和磁感线方向，导线受力的方向 。
【实验结论】
通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向、 的方向都有关系。
2. 探究磁场对通电线圈的作用
【想一想】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？
（1）设计并进行实验
【想一想】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？
（1）设计并进行实验
①如图甲所示，把一个可以绕中心轴转动的矩形线圈放入磁场中并通电，其电流方向为a→b → c → d，观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿顺时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
②如图乙所示，改变电流方向，其电流方向为d→c → b → a，观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
③如图丙所示，保持电流方向不变a→b → c → d，对调磁极（改变磁感线的方向），观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
（2）分析论证
分析实验①与②现象，磁场的方向不变，当电流的方向发生改变时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。
分析实验①与③现象，电流的方向不变，当改变磁场的方向时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。
（3）实验结论
①通电线圈在磁场中的转动方向跟 的方向、 方向都有关系。
②通电线圈在磁场中会受力而转动，但 持续转动（选填“能”或“不能”）。
3. 探究通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因
（1）在如图甲所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，发生 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
甲 乙
（2）当线圈的平面与磁场垂直时（图乙），通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于 ，线圈还会继续转动。
（3）如图丙所示，线圈靠惯性越过平衡位置后，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，磁场力作用的结果使线圈又 旋转（选填“顺时针”或“逆时针”）。
丙 丁
（4）通电线圈最后静止在 位置（图丁）。
4. 让线圈转起来——电动机模型
【想一想】通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。如何使线圈持续地转动？
如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？
【实验】制作电动机模型
（1）实验器材：漆包线、小刀、干电池、圆形强磁铁、羊眼钉、硬底板、木块、导线等。
（2）制作线圈：将粗漆包线制成一个线圈，把一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周。
（3）组装器材：如图所示，将线圈的两端放在羊眼钉上，在线圈的下方置于圆形强磁铁，然后接上电源，这样就制成了一个小小的电动机。通电后，看看线圈能否转动？
（4）小电动机的转动原理
实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。
【提问】把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？
【分析】将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端只刮掉半周，可以保证给线圈适时 电或 电。
这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。
【例题1】如图，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
【例题2】小明为观察磁场对通电线圈的作用。如图所示，用漆包线做成线圈，线圈两端的漆全部刮去，放在接有电源的金属支架上并放入磁体中。闭合开关后，看到线圈______（“持续转动”/“左右摆动”/“静止不动”）。为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是下列哪两种______。
A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周
C．两侧均刮上半周 D．一侧刮上半周，一侧刮下半周
探究二、电动机的基本构造
【想一想】前面的电动机模型中，能够持续转动，是因为在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，靠惯性继续转动。如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？电动机就是根据这个原理工作的。
1. 电动机的组成
电动机由两部分组成：能够转动的线圈，也叫 ；固定不动的磁体，也叫 ；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
2. 换向器
（1）线圈不能连续转动的原因
如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中并静止在图中所示位置上，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 位置。线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。
（2）使线圈能连续转动的方法
如果在越过了平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈不是就能连续转下去了吗？
前面我们用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，即一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮上半周或下半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈将要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续转动下去。
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去。那么，如何使线圈在后半周也能获得向同方向转动的力呢？
（3）换向器
实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
①换向器的构造：两个 E和F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。A和B是 ，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
②换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的 方向。
如图甲、乙所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的 都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是 的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。
3. 直流电动机的工作原理
（1）如图甲所示，通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反， 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
甲 乙
（2）如图乙所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用 线圈转过平衡位置。
（3）如图丙所示，线圈越过平衡位置后，利用 改变了电流方向，线圈受力方向改变，仍然 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
丙 丁
（4）如图丁所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了 的方向和受力方向，会继续转动。
4. 实际的电动机
（1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
（2）电动机工作时，把 能转化为 能。
（3）家用电器用到的电动机。例如， 等都用到了电动机。
【例题3】如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向______，（相同/不同）理由是：________，此时线圈_____（在/不在）平衡位置。
【例题4】研究磁场对电流有力的作用。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在 “a”、“b”之间接入________，根据该原理可制成________；
（2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个___________，改变电流大小后，根据____________可初步判断受力的大小是否发生改变；
（3）乙、丙两个图中，_______图的线圈恰好处于平衡位置；
探究三、扬声器是怎么发声的
【提问】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。扬声器是怎样发出声音的呢？
1. 作用：它是把 信号转变为 信号的装置。
2. 结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。
3. 原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回 ，带动 也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。
【例题5】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
【精讲点拨】
1. 通电导体在磁场中受力方向的变化情况可为以下三类：
（1）只有电流方向与原来相反，受力方向与原来相反；
（2）只有磁场方向与原来相反，受力方向与原来相反；
（3）电流方向和磁场方向都与原来相反，则受力方向与原来相同。即“两反则不变”。
2. 区别“通电导体受磁场力的方向”、“通电导体受磁场力的大小” 的影响因素：
（1）磁场对通电导体力的方向取决于：磁场方向和电流的方向；
（2）磁场对通电导体力的大小取决于：磁场强弱和电流的大小。
3. 电动机中换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
【归纳整理】
第4节 电动机
【课堂练习】
1. 如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
A．换用更细的铜棒 B．将磁体的N、S极对调
C．移动滑动变阻器的滑片 D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
2. 如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体，放在U形磁铁中央， 两端连接着导线。若要探究电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是（ ）
A．电源 B．电压表 C．灵敏电流计 D．滑动变阻器
3. 如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器工作时线圈中不会有电流
C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力
D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
4. 如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
（1）接通电源，通过观察___________来判断磁场对通电直导线有力的作用；
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与__________有关；
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作：___________；
5. 学习了电和磁的知识后，小明将强磁体靠近接在家庭电路中正在发光的白炽灯的灯丝，观察到灯丝来回晃动，经过分析，他认为灯丝动起来的原因是_________；同时，由于通电灯丝的电流是交流电，电流的_____周期性改变，最终使得灯丝来回晃动。
6. 如图甲是叶子姐姐自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。叶子姐姐设计了如图乙所示的实验，探究其原因。
（1）闭合开关，给导体棒ab通电，发现导体棒ab向右运动，这表明导体棒ab在磁场中受到_____ 的作用；
（2）保持磁场方向不变，将电源正、负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明_____________________；
（3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现导体棒ab向右运动，这表明__________；
（4）上述实验的原理与_____装置的原理相同。
A．动圈式话筒 B．扬声器
7. 在研究“磁场对通电导体的作用”实验中：
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入_______（选填“灵敏电流计”或“电源”）；
（2）在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向____（选填“上”或“下”）；
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的______方向。图乙中的设备将电能转化为_________。
8. 当开关闭合后，cd段所受到的磁场力的方向如图1所示。请画出图2和图3两种情况中ab段所受到的磁场力的方向。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
1. 通过实验，了解通电导线在磁场中会受到力的作用，知道力的方向与电流方向和磁场方向有关。
2. 了解直流电动机的构造和工作原理及其能量转化。
【学习重点】磁场对通电导线的作用。
【学习难点】直流电动机的构造和工作原理。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 磁场对通电导线的作用
通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向和 的方向有关。如果这两者其中之一的方向改变，则力的方向 （改变/不变）；如果两者的方向同时改变，则力的方向 （改变/不变）。
2. 电动机
（1）电动机的原理及构造：电动机由能够转动的转子和固定不动的定子组成。电动机是利用通电线圈在磁场中受 而转动的原理制成的。为了使电动机能持续转动，电动机上用到 ，当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中 的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
（2）电动机是把 能转化成 能的机器。
【合作探究】
探究一、磁场对通电导线的作用
【想一想】我们知道，磁体在磁场中会受到力的作用，磁体间通过磁场相互作用。通电导线周围有磁场，那么通电导线是不是也会受到磁场的作用力呢？
1. 探究磁场对通电导线的作用
（1）提出问题：通电导线在磁场中是否受到力的作用？如果受到力的作用，力的方向与什么因素有关？
（2）猜想与假设：通电导线在磁场中受到力的作用，力的方向可能与磁场的方向、导体中电流的方向有关。
（3）设计并进行实验
①如图所示，把导线ab放在磁场里，接通电源，让电流通过导线ab，观察记录现象。
②在实验①中，去掉蹄形磁体，接通电源，观察记录现象。
③保持磁体N极、S极位置不变，把电源的正、负极对调后接入电路，使通过直导线ab的电流方向与原来相反，接通电源，观察记录现象。
④保持直导线ab中的电流方向与实验①中相同，把磁体的两个磁极对调，让磁感线方向与原来方向相反，接通电源，观察现象。
⑤在实验①中，同时改变直导线ab中的电流方向和磁感线方向，接通电源，观察现象。
【分析论证】
（1）分析实验①和②：在实验①中，闭合开关，导线ab向左运动。在实验②中，去掉蹄形磁体，接通电源，直导线ab不运动。说明通电导体在 中才会受到力的作用。
（2）分析实验①和③：只改变导线中的电流方向时，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。
（3）分析实验①和④：只改变磁感线方向，导线ab向右运动，与①运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟 的方向有关。
（4）分析实验①和⑤：同时改变导线ab中的电流方向和磁感线方向，导线受力的方向 。
【实验结论】
通电导线在磁场中受到 的作用，力的方向跟 的方向、 的方向都有关系。
2. 探究磁场对通电线圈的作用
【想一想】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？
（1）设计并进行实验
【想一想】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？
（1）设计并进行实验
①如图甲所示，把一个可以绕中心轴转动的矩形线圈放入磁场中并通电，其电流方向为a→b → c → d，观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿顺时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
②如图乙所示，改变电流方向，其电流方向为d→c → b → a，观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
③如图丙所示，保持电流方向不变a→b → c → d，对调磁极（改变磁感线的方向），观察线圈的转动情况。
【现象】线圈沿 时针方向转过一定角度，但不能持续转动。
（2）分析论证
分析实验①与②现象，磁场的方向不变，当电流的方向发生改变时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。
分析实验①与③现象，电流的方向不变，当改变磁场的方向时，线圈的转动方向发生改变，但不能持续转动。
（3）实验结论
①通电线圈在磁场中的转动方向跟 的方向、 方向都有关系。
②通电线圈在磁场中会受力而转动，但 持续转动（选填“能”或“不能”）。
3. 探究通电矩形线圈在磁场中不能连续转动的原因
（1）在如图甲所示位置时，通电线圈的两边在磁场中都受力，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，发生 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
甲 乙
（2）当线圈的平面与磁场垂直时（图乙），通电线圈ab边与cd边受平衡力作用，达到平衡位置。这时由于 ，线圈还会继续转动。
（3）如图丙所示，线圈靠惯性越过平衡位置后，ab边受力方向竖直向上，cd边受力方向竖直向下，方向相反，磁场力作用的结果使线圈又 旋转（选填“顺时针”或“逆时针”）。
丙 丁
（4）通电线圈最后静止在 位置（图丁）。
4. 让线圈转起来——电动机模型
【想一想】通电线圈在磁场中可以转过一个角度，但不能持续转动。如何使线圈持续地转动？
如果在线圈越过平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈继续转动。转动半周后再继续供电，线圈不就可以持续转下去了吗？
【实验】制作电动机模型
（1）实验器材：漆包线、小刀、干电池、圆形强磁铁、羊眼钉、硬底板、木块、导线等。
（2）制作线圈：将粗漆包线制成一个线圈，把一端的绝缘漆全部刮掉，另一端只刮半周。
（3）组装器材：如图所示，将线圈的两端放在羊眼钉上，在线圈的下方置于圆形强磁铁，然后接上电源，这样就制成了一个小小的电动机。通电后，看看线圈能否转动？
（4）小电动机的转动原理
实验中，将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮掉半周，线圈就能持续地转动起来。
【提问】把一端线圈的绝缘漆只刮掉半周的目的是什么？
【分析】将线圈一端的漆皮全部刮掉，另一端只刮掉半周，可以保证给线圈适时 电或 电。
这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，但由于惯性继续转动，当转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，线圈就可以持续转动下去。
【例题1】如图，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
【例题2】小明为观察磁场对通电线圈的作用。如图所示，用漆包线做成线圈，线圈两端的漆全部刮去，放在接有电源的金属支架上并放入磁体中。闭合开关后，看到线圈______（“持续转动”/“左右摆动”/“静止不动”）。为了使线圈能持续转动，正确的刮漆方法应该是下列哪两种______。
A．两侧全刮 B．一侧全刮，另一侧刮半周
C．两侧均刮上半周 D．一侧刮上半周，一侧刮下半周
探究二、电动机的基本构造
【想一想】前面的电动机模型中，能够持续转动，是因为在另半周线圈没有电流通过，线圈不受力，靠惯性继续转动。如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周的电流方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈不就能转得更平稳了吗？电动机就是根据这个原理工作的。
1. 电动机的组成
电动机由两部分组成：能够转动的线圈，也叫 ；固定不动的磁体，也叫 ；电动机工作时，转子在定子中飞快地转动。
2. 换向器
（1）线圈不能连续转动的原因
如图所示，使线圈位于磁体两磁极间的磁场中并静止在图中所示位置上，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 位置。线圈不能连续转动，是因为线圈越过了平衡位置以后，受到的力要阻碍它的转动。
（2）使线圈能连续转动的方法
如果在越过了平衡位置后停止对线圈供电，由于惯性，线圈不是就能连续转下去了吗？
前面我们用刮去引线漆皮的办法来控制电路的通断，即一端的漆皮全部刮掉，另一端的漆皮只刮上半周或下半周，从而保证给线圈适时供电或停电。这种设计，线圈每转一周，只有半周获得动力，在另半周线圈将要受到阻碍它转动的力时没有电流通过，线圈不受力；当线圈靠惯性转过这半周后，又回到原来的状态，线圈又受到向同方向转动的力，以保证线圈继续转动下去。
如果在线圈转动的后半周，不是停止给线圈供电，而是设法改变后半周电流的方向，使线圈在后半周也获得动力，线圈将会更平稳、更有力地转动下去。那么，如何使线圈在后半周也能获得向同方向转动的力呢？
（3）换向器
实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
①换向器的构造：两个 E和F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。A和B是 ，它们分别跟两个半环接触，使电源和线圈组成闭合电路。
②换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的 方向。
如图甲、乙所示，无论线圈的哪个边，只要它处于靠近磁体S极的一侧，其中的 都是从读者这边朝纸内的方向流去，这时它的受力方向总是 的（向上），线圈就可以不停地转动下去了。
3. 直流电动机的工作原理
（1）如图甲所示，通电线圈在磁场中，ab、cd两边电流方向相反，受力方向相反， 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
甲 乙
（2）如图乙所示，线圈转到平衡位置，电刷接触到换向器中间绝缘部分，不受力，利用 线圈转过平衡位置。
（3）如图丙所示，线圈越过平衡位置后，利用 改变了电流方向，线圈受力方向改变，仍然 转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
丙 丁
（4）如图丁所示，线圈利用惯性转过平衡位置后，又改变了 的方向和受力方向，会继续转动。
4. 实际的电动机
（1）实际的电动机有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上，以保证每个线圈在转动过程中受力的方向都能使它朝同一方向转动。
（2）电动机工作时，把 能转化为 能。
（3）家用电器用到的电动机。例如， 等都用到了电动机。
【例题3】如图的线圈abcd位于磁场中，ab和cd的受力方向______，（相同/不同）理由是：________，此时线圈_____（在/不在）平衡位置。
【例题4】研究磁场对电流有力的作用。
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在 “a”、“b”之间接入________，根据该原理可制成________；
（2）若要继续研究导体受力的大小与电流大小的关系，可在上述电路中再串联一个___________，改变电流大小后，根据____________可初步判断受力的大小是否发生改变；
（3）乙、丙两个图中，_______图的线圈恰好处于平衡位置；
探究三、扬声器是怎么发声的
【提问】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。扬声器是怎样发出声音的呢？
1. 作用：它是把 信号转变为 信号的装置。
2. 结构：线圈、永久磁体、锥形纸盆。
3. 原理：扬声器的线圈中通入携带声音信息、时刻变化的电流，由于线圈中的电流方向是不断的变化，线圈就不断的来回 ，带动 也不断地来回振动，于是扬声器就发出了声音。
【例题5】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
【精讲点拨】
1. 通电导体在磁场中受力方向的变化情况可为以下三类：
（1）只有电流方向与原来相反，受力方向与原来相反；
（2）只有磁场方向与原来相反，受力方向与原来相反；
（3）电流方向和磁场方向都与原来相反，则受力方向与原来相同。即“两反则不变”。
2. 区别“通电导体受磁场力的方向”、“通电导体受磁场力的大小” 的影响因素：
（1）磁场对通电导体力的方向取决于：磁场方向和电流的方向；
（2）磁场对通电导体力的大小取决于：磁场强弱和电流的大小。
3. 电动机中换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向。
【归纳整理】
第4节 电动机
【课堂练习】
1. 如图，闭合开关，铜棒向右运动，为使开关闭合后铜棒向左运动，下列操作可行的是（ ）
A．换用更细的铜棒 B．将磁体的N、S极对调
C．移动滑动变阻器的滑片 D．将电源正、负极和磁体N、S同时对调
2. 如图所示，两根绝缘细线悬挂着的导体，放在U形磁铁中央， 两端连接着导线。若要探究电动机的工作原理，虚线方框中接入的实验器材是（ ）
A．电源 B．电压表 C．灵敏电流计 D．滑动变阻器
3. 如图所示是扬声器（喇叭）的结构图。当扬声器的线圈中通入携带声音信息的时刻变化的电流时，线圈会在永久磁体的作用下带动锥形纸盆振动发声。下列说法中正确的是（ ）
A．扬声器工作时是将机械能转化为电能
B．扬声器工作时线圈中不会有电流
C．扬声器中的永久磁体不会对线圈有作用力
D．扬声器的工作原理是通电线圈在磁场中受力运动
4. 如图所示，在“探究磁场对通电直导线的作用”实验中，小明把一根轻质的铝棒EF置于蹄形磁体的磁场中。
（1）接通电源，通过观察___________来判断磁场对通电直导线有力的作用；
（2）若只将磁体的两极对调，接通电源，观察到铝棒EF会向相反方向运动，说明力的方向与__________有关；
（3）小明想探究“通电直导线在磁场中受力大小是否与电流大小有关”，请你帮助他写出具体的操作：___________；
5. 学习了电和磁的知识后，小明将强磁体靠近接在家庭电路中正在发光的白炽灯的灯丝，观察到灯丝来回晃动，经过分析，他认为灯丝动起来的原因是_________；同时，由于通电灯丝的电流是交流电，电流的_____周期性改变，最终使得灯丝来回晃动。
6. 如图甲是叶子姐姐自制的小风扇，使用时发现小风扇转动，但风却向后吹。叶子姐姐设计了如图乙所示的实验，探究其原因。
（1）闭合开关，给导体棒ab通电，发现导体棒ab向右运动，这表明导体棒ab在磁场中受到_____ 的作用；
（2）保持磁场方向不变，将电源正、负极对调后接入电路，闭合开关，发现导体棒ab向左运动，这表明_____________________；
（3）保持电流方向不变，将磁体的两极对调，闭合开关，发现导体棒ab向右运动，这表明__________；
（4）上述实验的原理与_____装置的原理相同。
A．动圈式话筒 B．扬声器
7. 在研究“磁场对通电导体的作用”实验中：
（1）利用如图甲所示的装置研究“磁场对电流的作用”时，应在a、b之间接入_______（选填“灵敏电流计”或“电源”）；
（2）在乙图中，通电后cd段导线受磁场力F1的方向为竖直向下，此时，ab段导线所受磁场力F2的方向是竖直向____（选填“上”或“下”）；
（3）要使图乙中的线圈持续转动，应在其外部加装换向器，自动改变线圈中的______方向。图乙中的设备将电能转化为_________。
8. 当开关闭合后，cd段所受到的磁场力的方向如图1所示。请画出图2和图3两种情况中ab段所受到的磁场力的方向。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
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