人教物理八下电与磁六电动机同步

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人教物理八下电与磁六电动机同步

电动机 ‎【学习目标】‎ ‎1.了解磁场对通电导线的作用.‎ ‎2.初步认识科学与技术之间的关系.‎ ‎3.通过了解物理知识转化成为实际应用技术的过程,进一步提高学习科学技术知识的兴趣,培养初步的创造发明的意识.‎ ‎ ‎ ‎【基础知识精讲】‎ 大家都玩过电动玩具吧!给四驱车装上电池后它就能在轨道里飞快的前进.你知道在各种电动玩具中起主要作用的零件是什么吗?对,是电动机.其实家庭生活中的电扇、冰箱、洗衣机都需要用到电动机.机床、水泵需要电动机带动;电力机车、电梯需要电动机牵引.电动机已经深入到现代社会生活的各个角落.‎ 你知道给电动机通电,它为什么能转动吗?本节就来研究电动机的工作原理.‎ ‎1.磁场对通电导线的作用 由奥斯特实验我们知道电流能产生磁场,磁场对磁体有作用.反过来,磁场对电流会不会有作用呢?让我们通过实验来研究这个问题.‎ 图8-27‎ ‎(1)把导线AB放在磁场里,接通电源让电流通过导线,结果会发现AB在水平轨道上向左运动.这说明通电导线在磁场中要受到力的作用.如图8-27.‎ ‎(2)把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线AB的电流方向与原来相反,发现AB向右运动,与原来运动方向相反.这说明通电导线在磁场中受力方向与电流方向有关.‎ ‎(3)保持导线AB中的电流方向不变,将磁体的两极对调,使磁场方向与原来相反,看到导线也向右运动,这说明通电导线在磁场中受力方向还与磁感线方向有关.当电流的方向或者磁感线的方向变得相反时,通电导线受力的方向也变得相反.‎ 如果把一个通有电流的线圈放在磁场中它会怎样运动?‎ 如图8-28,把一个线圈放在磁场里,接通电源,让电流通过线圈.会发现ab边受到向上的力,cd边受到向下的力.在这两个力的作用下,线圈顺时针转动.当转到乙图所示的位置时,这两个力恰好在同一直线上,而且大小相等,方向相反,相互平衡,所以线圈在这个位置上可以保持平衡.这个位置叫做平衡位置.线圈到达平衡位置后不能立即停下 来,而靠惯性越过平衡位置.但此时线圈受到的力使它逆时针转动,所以线圈最终还要返回平衡位置.‎ 要使线圈不停地转动,该怎么办呢?‎ 对比图8-29甲和乙可以知道:如果在线圈刚转到平衡位置时立即改变线圈中的电流方向,那么,由于受力方向改变,线圈就可以按原来的方向继续转动.这样,每当线圈刚转到平衡位置,就改变一次电流方向,线圈就可以不停地运动下去.‎ 图8-29‎ ‎2.电动机的基本构造 电动机由两部分组成:能够转动的线圈和固定不动的磁体.在电动机里,能够转动的部分叫做转子,固定不动的部分叫定子.电动机工作时,转子在定子中飞快地转动.‎ 图8-29是直流电动机的原理图.这种电动机用直流电源供电,所以叫直流电动机.它是通过换向器来改变后半周电流方向的.‎ 图8-30‎ 换向器的构造如图8-30.两个铜半环E和F跟线圈两端相连,它们彼此绝缘,并随线圈一起转动.A和B是电刷,它们跟半环接触,使电源和线圈组成闭合电路.这样,无论线圈的哪个边,只要它处于靠近磁体S极的一侧,其中的电流都是从你这边朝纸内的方向流去,这时它的受力方向总是相同,线圈就可以不停地转动下去了.换向器虽然构造很简单,但是它起到的作用却是十分重要的.你看懂了吗?‎ 图8-31‎ 实际的直流电动机,为了能够带动工作机平稳地运转,线圈有许多匝,并且有多个线圈.每个线圈都接在一对换向片上.有的直流电动机还用电磁铁产生强磁场.图8-31是实际的直流电动机的转子.‎ ‎3.生活中的电动机 电动机通电时转子转动,电能转化为机械运动的能.跟汽油机、柴油机等热机比较,电动机有许多优点.电动机的开动和停止都比热机方便,只要用开关把电路接通或切断就行.电动机的构造也比热机简单,制造成本低,占地较小,电动机的效率比热机高,而且对环境污染小.‎ 生活中电动机的应用极其广泛.家庭中的电风扇、洗衣机、空调等家用电器中的电动机,多数是交流电动机.电动玩具、录音机等小型电器多用直流电动机.生产中的潜水泵、起重机、龙门刨床、电力机车等,都是由电动机驱动的.‎ ‎ ‎ ‎【学习方法指导】‎ 通电导体在磁场中受到力的作用:‎ 受力方向可根据左手定则判断(详见[迁移发散]):在电流方向和磁感线方向都确定时,受力的方向被确定.假如只改变电流方向或磁感线方向,那么受力方向随之改变,但若电流方向和磁感线方向同时发生改变,受力方向将不发生改变.‎ 并非只要通电导体放入磁场中就一定会受到力的作用,当通电直导线和磁感线平行放置时,即电流方向跟磁感线方向平行时,通电导体不受磁场力的作用,通电导线与磁感线垂直时,受到的磁场力最大.‎ ‎ ‎ ‎【拓展训练】‎ ‎1.电流表是怎样测量电流的 电流表是根据通电线圈在磁场中受力而转动的原理制造的.但是只靠这一点是不够的,它还有其特殊性.‎ 如图8-32是一种电流表的结构示意图.其中4是一块永久磁铁,在磁极间产生磁场.线圈1装在轴上,转轴的两端连有一对游丝弹簧3,待测电流通过游丝弹簧流过线圈.电流线圈受磁场的作用而转动时引起弹簧卷曲,产生弹力.通过线圈的作用于线圈的磁力也就越大,它与弹簧的弹力达到平衡时,指针5转过的角度也就越大.这样,通过指针偏转角度的大小就可以测定出电流的大小了.这种电流表叫做磁电式电流表.‎ 图8-32‎ ‎2.汽车中的电动机 一部现代化的汽车便应用了30多台小型电动机.如图8-33.‎ 图8-33‎ ‎3.左手定则及其使用 使用左手定则可以判断通电导体在磁场中的受力方向.‎ 伸开左手,使大拇指与四指垂直并在同一平面内,把手伸入磁场,让磁感线穿过手心,并使四指指向电流方向,大拇指指向导体受力方向.‎
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