沪粤版（2024）九年级下册（2024）第十七章 电动机与发电机17.2 电动机转动的原理课文ppt课件

这是一份沪粤版（2024）九年级下册（2024）第十七章 电动机与发电机17.2 电动机转动的原理课文ppt课件，共50页。PPT课件主要包含了预习清单，作用力，电动机，平衡位置，电流的方向，结构简单，容易维护，课程导入，实验方案如图所示，任务二换向器的作用等内容，欢迎下载使用。
1.磁场中通电导体受到的作用力 通电导体在磁场中会受到磁场对它的________,力的方向跟_____的方向和导体中的______方向都有关系。当______的方向或_____的方向变得相反时,通电导体受力的方向也变得______;当_______的方向和_______的方向同时变得相反时,通电导线受力的方向_______。
2.电动机 (1)直流电动机:用________电源供电的________叫做直流电动机。 (2)基本构造:能够转动的线圈,叫做________;固定不动的磁体,叫做________。 (3)工作原理: 使线圈转动_________________________。
通电导体在磁场中受到力的作用
2.电动机 (4)换向器的作用:每当线圈刚越过________时,自动改变线圈中____________,使线圈继续不停地转动下去。 (5)能量转化:电动机通电时转子转动, ________能转化为________能。 (6)优点:①__________;②__________。
趣味实验:将一根直导线水平放置在蹄形磁体的磁场中,导线两端连接电源。在接通电源的瞬间,导线突然动了起来。 为什么原本静止的导线会在磁场中运动呢? 这之中隐藏着怎样的物理原理?电动机的转动是否也和这个现象有关呢? “电动汽车行驶”和“无人机飞行”说明了什么
任务一：探究磁场中通电导体受到的作用力
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? 结论:会受磁场的作用力。
【活动1】探究磁场对通电导体的作用力 如果通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向与什么因素有关? 猜想假设: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、导线中电流的方向有关。
进行实验:按照实验方案连接电路,检查后开始探究。 实验1:把金属棒AB放在磁场中,闭合开关,让电流通过金属棒AB,观察它的运动情况,记录实验现象,分析原因。 实验2:去掉蹄形磁体,闭合开关,观察并记录实验现象。 实验3:保持磁体的N极、S极位置不变,把电源的正、负极对调后接入电路,使通过金属棒AB的电流方向与原来相反,闭合开关,观察并记录实验现象。
进行实验:按照实验方案连接电路,检查后开始探究。 实验4:保持金属棒AB中的电流方向不变,把磁体的两个磁极对调,让磁场方向与原来相反,闭合开关,观察并记录实验现象。 实验5:同时改变金属棒AB 中电流的方向和磁场的方向,闭合开关,观察并记录实验现象。
分析交流: (1)分析实验1和2:在实验1中,闭合开关,金属棒AB向左运动。在实验2中,去掉蹄形磁体,接通电源,金属棒AB不运动。说明通电导体在磁场中才会受到力的作用。 (2)分析实验1和3:只改变导体中电流的方向时,金属棒AB向右运动,与实验1中的运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟电流的方向有关。
分析交流: (3)分析实验1和4:只改变磁场的方向,金属棒AB向右运动,与实验1中的运动方向相反。说明通电导体在磁场中受力的方向跟磁场的方向有关。 (4)分析实验1和5:同时改变金属棒AB中电流的方向和磁场的方向,通电导线受力的方向不变。 归纳总结:通电导体在磁场中会受到磁场对它的作用力,力的方向跟磁场的方向和导体中电流的方向都有关系。
提出问题:滑动变阻器对实验现象有什么影响? 实验探究:按照实验方案连接电路,改变滑动变阻器的阻值,观察并记录实验现象。 实验结论:滑动变阻器的阻值越小,金属棒在磁场中受到的作用力越大。即电流越大,通电导体在磁场中受到的力越大。
对比实验:按照实验方案连接电路,换用磁性差异较大的不同蹄形磁体,观察并记录实验现象。 实验结论:通过金属棒的电流相同时,蹄形磁体的磁性越强,金属棒在磁场中受到的作用力越大。即磁场越强,通电导体在磁场中受到的力越大。 归纳总结:通过导体的电流越大,磁场越强,通电导体在磁场中受到的力越大。
探究磁场对通电线圈的作用 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?
实验1:如图所示,把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。 实验现象:线圈沿顺时针方向转过一定角度,但不能持续转动。
实验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。 实验现象:线圈沿逆时针方向转过一定角度,但不能持续转动。
实验3:如图丙所示,保持电流方向为a→b→c→d不变,对调磁极(改变磁场的方向),观察线圈的转动情况。 实验现象:线圈沿逆时针方向转过一定角度,但不能持续转动。
(1)分析实验1与2的现象,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。 (2)分析实验1与3的现象,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。
实验结论: (1)通电线圈在磁场中的转动方向跟电流的方向、磁场的方向都有关系。 (2)通电线圈在磁场中会受力而转动,但不能持续转动。
【活动1】探究通电线圈在磁场中不能连续转动的原因 (1)在图甲所示的位置时,通电线圈的两边在磁场中都受力,ab边的受力方向竖直向上,cd边的受力方向竖直向下,两力方向相反,线圈发生顺时针转动。
(2)当线圈的平面与磁场垂直时(如图乙所示),通电线圈的ab边与cd边受平衡力作用,达到平衡位置。这时由于惯性,线圈还会继续转动。
(3)如图丙所示,线圈靠惯性越过平衡位置后,ab边的受力方向竖直向上,cd边的受力方向竖直向下,两力方向相反,线圈发生逆时针转动。
(4)通电线圈最后静止在图丁所示的位置(平衡位置)。
线圈不能连续转动的原因:使线圈位于磁体两磁极间的磁场中并静止于如图所示的位置时,闭合开关,发现线圈并没有运动。这是由于线圈上下两条边受力大小一样、方向却相反。这个位置称为线圈的平衡位置。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。
探究使线圈能连续转动的方法:如果在线圈越过了平衡位置后停止对它供电,由于惯性,线圈就能连续转下去了。我们可以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断电。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,线圈又受到使其向同方向转动的力,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使其向同方向转动的力呢? 有没有这样的装置?
【活动2】认识换向器的作用 实际的电动机是通过换向器来实现线圈在磁场中持续转动的。 (1)换向器的构造:如图所示,两个铜半环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是电刷,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,自动改变线圈中的电流方向。 如图所示,无论线圈的哪个边,只要它处于靠近磁体S极的一侧,其中的电流都是从纸外朝纸内的方向流去,这时它的受力方向总是相同的(向上),线圈就可以不停地转动下去了。
任务三：电动机的工作原理
1.电动机的工作原理 (1)如图甲所示,通电线圈在磁场中,ab、cd 两边中电流的方向相反,受力方向相反,线圈顺时针转动。
(2)如图乙所示,线圈转到平衡位置,电刷接触到换向器中间的绝缘部分,线圈中没有电流,故不受磁场力,由于惯性,线圈转过平衡位置。
(3)如图丙所示,线圈越过平衡位置后,利用换向器改变了电流方向,线圈的受力方向不变,继续沿顺时针方向转动。
(4)如图丁所示,线圈再次到达平衡位置后,电刷接触到换向器中间的绝缘部分,线圈中没有电流,故不受磁场力。由于惯性,线圈再次越过平衡位置,电刷接触换向器的金属半环,又改变了电流的方向,线圈受力方向不变,会继续转动。
归纳总结:电动机的工作原理是通电线圈在磁场中受力而转动,同时通过换向器及时改变线圈中的电流方向,以保证线圈的持续转动。
2.认识实际的电动机 实际的电动机中有多组线圈,每组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。 电动机工作时,把电能转化为机械能。
家用电器中的电吹风、电风扇、洗衣机、剃须刀、空调等都用到了电动机。
3.动圈式扬声器的工作原理
扬声器的工作原理也是通电导体在磁场中受到力的作用。当电信号(即声音信号转换成的电流)通过扬声器的线圈时,变化的电流产生变化的磁场,这个变化的磁场与扬声器中的永磁体相互作用,导致线圈沿着磁场线振动。连接在线圈上的锥形纸盆(或叫振膜片锥形)随之振动,这种振动传递到空气中,就形成了我们可以听到的声音。
1.磁场对通电导体的作用 (1)通电导体在磁场中受到力的作用。 (2)影响受力方向的因素:电流的方向和磁场的方向。 2.电动机 (1)原理:通电线圈在磁场中受力而转动。 (2)换向器的作用:线圈转过平衡位置时,自动改变线圈中电流的方向。 (3)能量转化:把电能转化为机械能。
1.如图所示,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,将由两根绝缘细线悬挂着的导体放在蹄形磁体中央,导体两端连接着导线。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,在“探究磁场对通电直导线的作用”的实验中,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: __________________ ____________________________________________________。
调节滑动变阻器的滑片位置,改变电路中电流的大小,观察铝棒EF摆动幅度的大小
4.如图甲所示是小明自制的小风扇,使用时发现小风扇转动,但风却向后吹。小明设计了图乙所示的实验,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_______________________________________________________。
通电导体棒ab在磁 场中受力的方向与导体中电流的方向有关
(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.电磁炉 B.扬声器
通电导体棒ab在磁场中受力的方向与 磁场方向有关
5.在研究“磁场对通电导体的作用”的实验中:
(1)利用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)在图乙中,通电后cd段导体所受磁场力F1的方向为竖直向下,此时,ab段导体所受磁场力F2的方向是竖直向______(选填“上”或“下”)。