电动机与发电机

教学过程

一、复习预习

1.插入铁钉的通电螺线管具有磁性，并且有电流通过时有磁性，没有电流时就失去磁性。把一根导线绕成螺线管，再在螺线管内插入铁芯，当有电流通过有磁性。这种磁铁就叫电磁铁。

2.在匝数相同时，通入的电流越大，电磁铁的磁性越强；电流一定时，外形相同的螺线管，匝数越大，电磁铁的磁性越强。

3.电磁继电器的优点：可以利用低电压、弱电流电流的通断，来间接地控制高电压、强电流的通断；可以实行远距离控制；低压控制电路可以使用温控、光控等传感器，实行自动控制。

二、知识讲解

课程引入：

我们前面学习了电能的利用以及相互转化，那么电能使怎么产生的呢？机床、水泵，需要电动机带动，生活中的电扇、冰箱、洗衣机等都离不开电动机，电动机已经就用在现代社会生活的各个方面。给电动机通电，它就能转动，这是为什么？我们观察下面几幅图片我们发现了什么？

考点/易错点1、磁场对通电导线的作用

设计实验：在磁场中放一通电直导线，观察直导线是否受力运动。设计电路。

进行实验：连接电路，快速的闭合开关再断开，观察现象。

闭合开关，金属棒会运动。说明通电导线在磁场中受到力的作用。

提出新的问题，通电导体在磁场中运动方向是固定的吗？可能与什么因素有关？

演示实验，在前面实验的基础上，只改变电流方向，再改变磁场方向。观察金属棒的运动方向。

结论：当通电导线中的电流方向改变或磁场方向改变，通电导线的受力方向会发生改变，若同时改变电流方向和磁场方向，则受力方向不变。

考点/易错点2、直流电动机工作原理和能量转化

电动机由两部分组成：转子和定子。电动机里，能够转动的部分叫转子，固定不动的部分叫定子。

在上面探究活动中，我们使线圈转起来了。如果把“小小电动机”线圈两端引线的漆皮全部刮掉，线圈又会怎样运动呢？接通电源，线圈在磁场里发生转动，但转动不能持续下去，转90°角摆几下就停了。怎么解释这一现象呢？

演示：使线圈位于磁体两磁极间的磁场中。

1.使线圈静止在图乙位置上，闭合开关，观察。

现象：发现线圈没有运动。

原因：这是由于线圈ab、cd两个边受力大小一样，方向相反的原因，这个位置是线圈的平衡位置。

2.使线圈静止在图甲位置上，闭合开关观察。

现象：线圈受力沿顺时针方向转动。

结论：可是线圈能靠惯性越过平衡位置，但不能继续转下去，最后要返回平衡位置。为什么会返回呢？

3.看图丙，使线圈静止在这个位置上，这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方，闭合开关，观察。

现象：线圈向逆时针方向转动。

结论：这说明线圈在这个位置所受力是阻碍它沿顺时针方向转动的，这也就使线圈返回平衡位置。

那我们在探究实验中，线圈为什么能连续转动呢？因为小小电动机两根引线，一根刮去半周，一根刮去一周，而线圈没刮半周，是都接在电路里，刮去半周的只有刮去的部分接入电路里。刮去半周有什么作用？刮去的通电，没刮去的绝缘，不通电。当线圈转过平衡位置，如果供电，线圈就受到阻碍它沿原来方向转动的力。如果不供电线圈由于惯性会继续转动，小小电动机就是利用这个原理工作的。在“小小电动机”中我们只利用了一半的电力，也就是线圈每转一周，只有半周获得动力。如果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。实际的直流电动机是通过换向器来实现这项功能。

电动机工作原理：

换向器的构造，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。线圈转动时，它通过换向器使电流方向发生改变，使线圈的受力方向总是相同，线圈就可以不停地转动下去了。

换向器的作用：当线圈刚刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。

实际的直流电动机都有多个线圈，每个线圈都接在一对换向片上。除直流电动机外，生活中还经常用到交流电动机，交流电动机也是利用通电导体在磁场中受力来运转的。

考点/易错点3、电磁感应现象

（1）电磁感应现象：闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线的运动，在导体中会有电流产生，这种现象称之为电磁感应现象，产生的电流称作感应电流．

（2）产生电磁感应现象的条件:一是导体是闭合电路的一部分，二是导体在磁场中做切割磁感线的运动

（3）决定感应电流方向的因素：一是磁感线的方向，二是导体运动的方向．

（4）电磁感应中能量的转化：机械能转化为电能．

考点/易错点4、交流发电机的工作原理和能量和转化

（1）原理：发电机是根据电磁感应的原理制成的

（2）构造：交流发电机主要由磁铁（定子）、线圈（转子）、滑环和电刷构成的．

（3）能量转化：机械能转化为电能．

（4）交流电；方向和大小做周期性变化的电流叫做交流电．

（5）交流电的周期：电流发生一个周期性变化所用的时间，单位：秒（s）．

（6）交流电的频率：电流每秒发生周期性变化的次数，单位：赫兹（Hz）．频率和周期的数值互为倒数，我国交流电的周期，频率是50Hz ．

三、例题精析

【例题1】

【题干】关于下列四幅图的说法正确的是（）

A．甲图的实验说明磁场能产生电流

B．乙图的实验所揭示的原理可制成发电机

C．丙图是演示电磁感应现象的实验装置

D．丁图中麦克风应用了磁场对电流的作用

【答案】B

【解析】A、图甲是奥斯特实验，通电后小磁针偏转，说明了通电导线周围存在磁场；所以A说法错误，不符合题意．

B、图乙是电磁感应实验，根据此原理可以制成发电机；所以B说法正确，符合题意．

C、图丙是磁场对电流的作用实验，通电后通电导体在磁场中受到力的作用而运动；所以C说法错误，不符合题意．

D、图丁是动感线圈式话筒，当人对话筒说话时，引起膜片的振动，膜片的振动会引起线圈的运动，切割永磁铁的磁感线而产生相对应的变化的电流，从而在扬声器产生与说话者相同的声音．动圈式话筒是根据电磁感应原理工作的；所以D说法错误，不符合题意．