高中物理沪科版 选修第二册 发电机和电动机 课件3

电动机的电压/V 0.2 2.0
电动机工作状态 不转动 正常转动
通过电动机的电流/A
0.4
400-018-
1.0
解析：⑴根据线圈不转动时是纯电阻电路可求出线圈电阻
R=U1/I1=0.2V/0.4A=0.5Ω ⑵电动机正常工作时消耗的总的电功率P总=U2I2=2v×1A=2w，正常工作 时发热的功率P热=I22R=（1A）2×0.5Ω=0.5w，转化为机械能的功率P机= P总－P热=2w－0.5w=1.5w ⑶转化为机械能的效率η=P机/ P总×100％=1.5w/2w×100％=75％。
过导体的电流、导体的电阻和通电时间），若该电动机线圈的电阻是
0．4Ω，则线圈每分钟产生多少热量？
400-018-
（3）这台电动机每分钟所做的机械功是多少？
解析：（1）已知电动机两端电压和通过的电流、通电时间根据公
式W=UIt可求消耗的电能．则消耗的电能： W=UIt=220V×50A×60s=6.6×105J．
例．如图所示为一速度选择器，极板的长度为L，匀强电场为E和匀强磁场
的强度为B，一带正电粒子以速度v0沿垂直电场和磁场方向射入场区后恰好 沿直线通过此区域，现带电粒子沿原方向以速度v射入该场区，则粒子从射
入场区到穿出场区的过程中（ AD ）
A．若v＞v0，粒子沿轨迹Ⅰ运动，场区中运动的时间t＞L/v B．若v＞v0，粒子沿轨迹Ⅱ运动，场区中运动的时间t＜L/v C．若v＜v0，粒子沿轨迹Ⅰ运动，场区中运动的时间t＞L/v D．若v＜v0，粒子沿轨迹Ⅱ运动，场区中运动的时间t＜L/v
奥斯特：丹麦人，1799年毕业于哥本哈根大学， 博士，著名物理学家。
主要成就：通电导体
法拉第 ：英国的物理学家，站在巨人肩膀上伟大物理学家
第一台电动机的发明者
奥斯特发现了电流的磁效应后，法拉第从 中得到启发，认为如果磁铁固定，线圈就 可能会运动。更加这种设想，他成功地发 明了一种简单的装置。在装置中，只要有 电流通过线圈，线圈就会绕着磁铁不停地 转动。事实上法拉第发明的是第一台电动 机。虽然装置简陋，但它却是今天世界上 使用的所有电动机的祖先。这是一项重大 的突破。
Q：电动机能朝一个方向持续转动而不反转的原因是什么？
（a)
（b)
（d)
（c)
换向器：两个半圆形金属 换向器的作用：通过改变电流方向
——改变通电导线的受力方向 ——通电线圈的转动方向不变
观看视频： 材料： 漆包线、磁铁、电池、 别针、透明胶等
电动汽车的电动机制作过程
电动机的开山鼻祖 - 奥斯特
点评：本题是典型的纯电阻电路和非纯电阻电路的结合，许多学生
对电动机转动和不转动状态时的电路不知如何分析，再加上题中各 400-018-
有2个电压值和电流值，学生在解题时更是无所适从。电动机不转动 时，此时电路可看作是纯电阻电路，电动机正常转动时是非纯电阻 电路。不管电动机转与不转，它的线圈电阻我们认为是不改变的。
即这台电动机每分钟所做的机械功是6.0×105J
某同学想通过实验挑选一只能量转换效率较高的电动机，实验时她先 用手捏住电动机的转轴，使其不转动，然后放手，让电动机正常转动， 分别将2次实验的有关数据记录在表格中。请问：(1)这只电动机线圈 的电阻为多少？(2)当电动机正常工作时，转化为机械能的功率是多少？ (3)该玩具电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？
（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体 以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，该发电机的电动势是多大？
当洛伦兹力与电场力平衡即qvB=qE时二板间形成稳
定的电压即电动势恒定
-
故qvB=qU/d时得电动势E=U＝Bdv
（3）电源的非静电力是什么？
N
电源的非静电力是磁场对正负粒子的洛仑兹力 （4）什么能转化成了电能？
正离子向B极板偏转 负离子向A极板偏转 思考2：粒子最终做什么运动？ 匀速直线运动 将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属 板上就会聚集电荷，产生电压。最终达到平衡：带电粒子所受的洛伦兹 力和电场力平衡。即qvB=qU/d，其产生的电动势：E=U=Bdv
B
d
正电荷
负电荷
（1）图中A、B板哪一个是发电机的正极。
7.4发电机和电动机
电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看，它主要是
把电能转化为机械能，还有一部分在线圈中以热量的形式散失掉。现
有一台电动机，当电动机两端加220V电压时，通过电动机线圈的电流
为50A。问：
（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？
（2）已知电流通过导体产生的热量Q＝I2Rt（其中I、R和t分别表示通
+
+
S
电源的非静电力是洛仑兹力，其使等离子体中的正、负离子不断向二板聚积并将
等离子气体的内能转化成电源的电势能
磁流体发电是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电 能，右图是它的示意图，平行金属板A、B之间有一个很强的磁场，将 一束等粒子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷 入磁场，AB两板间便产生电压。如果把AB和用电器连接，AB就是一个 直流电源的两个电极。
思考1：正、负离子飞别向哪个极板偏转？
即每分钟该电动机消耗的电能是6.6×105J． （2）通电电流、通电时间和线圈电阻已知，根据Q=I2Rt可求产生热 量． 故产生的热量：Q=I2Rt=（50A）2×0.4Ω×60s=6.0×104J．
即线圈每分钟产生6.0×104J的热量． （3）消耗的电能减去产生的热量就是电动机每分钟400-018所- 做的机械功． 故所做的机械功：W机=W-Q=6.6×105J-6.0×104J=6.0×105J．