人教物理八下电与磁六电动机同步 5页

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．‎