个性化讲义之电动机和发电机(附录答案)

学科：物理学段：学生姓名教师联系电话：教学内容电动机和发电机

教学目标1、知道磁场对通电导体有作用力

2、知道直流电动机的工作原理，知道电能可以转化为机械能

3、知道电磁感应现象

4、知道交流发电机的工作原理，知道机械能可以转化为电能

教学重、难点1、知道磁场对电流有力的作用；知道电磁感应现象

2、知道电动机原理，知道发电机的工作原理

【知识点详解】

一. 通电导体在磁场中受力

A. 原因：电流周围存在着磁场，与原磁场之间有力的作用

B. 受力的方向与电流的方向和磁场的方向有关

C. 受力的大小与电流的大小和磁场的强弱有关

二. 通电线圈在磁场中受力而转动

A. 当线圈转动到平衡位置时，如图上下两边受到的力彼此平衡，线圈将停止转动。此位置为平衡位置。

B. 换向器：

（1）构造：两个半圆环、两个电刷

（2）作用：当线圈转到平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈能够连续转动

三. 电动机

A. 原理：通电线圈在磁场中受力而转动，并通过换向器自动改变线圈中电流的方向，从而使电动机连续转动

B. 电动机的转动方向与电流的方向和磁场的方向有关，只改变电流方向或磁场的方向都能改变电动机的转动方向而电流方向和磁场的方向同时改变则不能改变电动机的转动方向。

C. 转动速度与电流大小和磁场的强弱有关，提高电流大小和磁场强弱可以改变电动机的转动速度。

四. 电磁感应现象

A. 奥斯特研究电是否可以转化为磁的问题，而磁能否产生电呢？。

B. 英国物理学家法拉第经过十年的不懈努力，发现了电磁感应现象。

C. 闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中产生电流的现象叫电磁感应现象，电磁感应现象中产生的电流叫感应电流。

2. 影响感应电流方向的因素

A. 在磁感应现象中，导体里感应电流的方向跟磁场的方向和导体运动的方向有关。

B. 在电磁感应现象中机械能转化为电能。

C. 产生感应电流的条件有两点：

（1）一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，导体在磁场中的运动方向和磁感线的方向不平行。

（2）电路闭合，磁场中做切割磁感线运动的导体两端产生感应电压，是一个电源。电路闭合，电路中就会产生感应电流。电路不闭合，电路两端有感应电压，但电路中没有感应电流。

五. 发电机

A. 是利用机械能转化为电能工作的机械

B. 原理：电磁感应

C. 产生的电流的大小时刻在改变，方向也在有规律的改变，我们把这种大小与方向作周期性改变的电流，叫做交流电。

D. 交流电的周期：是指电流有规律地改变一次所用的时间。交流电在1秒内改变的次数，叫做交流电的频率，我国交流电的频率是50Hz。即每秒钟电流方向改变100次。

E. 我们平时使用的各种电池所提供的是直流电。

F. 发电机在工作时是将机械能转化为电能。

所以要消耗其它形式的能,要以其它能源作为动力。发电机都是由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成。磁极不动线圈转动的发电机叫做旋转电枢式发电机，线圈不动磁极旋转的发电机叫做旋转磁极式发电机，为了得到较强的磁场，旋转磁极式发电机采用电磁铁代替永磁体

电磁感应磁场对电流的作用

现象闭合电路的一部分导体在磁场中做切割

磁感线运动时，导体中就产生电流

通电导体(线圈)在磁场中受力的作用

能量转化机械能一+电能电能一机械能

力的性质外力磁场力

导体中感应电流由电源供给

应用发电机电动机

【典型例题】

例1：如图所示，在磁场中悬挂一根导体ab，把它的两端通过开关跟电流表连接起来，就成了研究电磁感应现象的装置．下列实验操作中，电流表指针会发生偏转的是（）

A．断开开关，让导体ab在磁场中上下运动

B．断开开关，让导体ab在磁场中左右运动

C．闭合开关，让导体ab在磁场中上下运动

D．闭合开关，让导体ab在磁场中左右运动

G

例2：在“探究感应电流的产生”的实验中，小颖同学的四次实验情况分别如图所示.

S

（1）有同学说：“只要闭合电路中的一部分导体在磁场中运动，就会产生感应电流。”你认为他的说法对吗？＿＿＿，图＿＿＿可支持你的结论。

（2）为了探究感应电流的方向跟磁场方向和导体运动方向之间的关系.

A. 根据图甲和图乙的实验现象可以得出的结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

B. 根据图乙和图丁的实验现象可以得出的结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（3）从能量的角度来分析，感应电流的产生过程是＿＿＿能转化为电能.

例3：如图所示的四个装置可用来演示一些物理现象，则下列表述正确的是（）

A. 图甲可用来演示电磁感应现象

B. 图乙可用来演示磁场对电流的作用

C. 图丙可用来演示电流的磁效应

D. 图丁可用来演示电磁铁的磁性强弱与电流大小的关系

例4：如图所示的装置中，金属棒PQ用两根细软导线连接后悬挂在蹄形磁铁之间，把单刀双掷开关s掷向“1”时，是演示_______________的现象；开关s掷向““2”时，是演示_________________的现象。

例5：线圈abcd转动过程中经过图7甲、乙位置时，导线a b 所受磁场力的方向（）

A．相反，是由于磁场方向相反了

B．相反，是由于流过ab的电流方向相反了

C．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都改变了

D．相同，是由于磁场方向、流过ab的电流方向都没改变

例6：为进一步研究电现象与磁现象之间的联系，小明利用身边的实验器材做了下面的探究：

（1）小明利用如图所示的实验装置“探究导体在磁场中运动时产生感应电流的条件”；闭合开关后，铜棒ab、电流表、开关组成闭合电路；小明讲实验中观察得到的现象记录在表中．

次数开关磁场方向导体ab的运动方向电流表指针的偏转方向

1 断开上N下S 向右运动不偏转

2 闭合上N下S 向右运动向左偏转

3 闭合上N下S 向左运动向右偏转

4 闭合上N下S 向上运动不偏转

5 闭合上S下N 向下运动不偏转

6 闭合上S下N 向右运动向右偏转

7 闭合上S下N 向左运动向左偏转

①实验中，小明通过观察来判断电路中是否有感应电流？

②比较实验2和3（或6和7）可知：在磁场方向一定时，感应电流的方向与有关．

③比较实验可知：在导体运动方向不变时，感应电流方向与磁场方向有关．

④小明分析得出，产生感应电流的条件是：．

（2）小明在“探究通电螺线管外部磁场的方向”实验中，设计的部分电路如图乙所示，请根据要求在答题卡上用笔画线代替导线将图中的电路补充完整．要求：

①小磁针的指向满足如图所示的方向；

②滑动变阻器的滑片向A段移动后，通电螺线管的磁性减弱；

③原有导线不得更改．

【随堂演练】

1．发电机的工作原理是。

2．如图所示的四个演示实验中，能够说明发电机原理的是（）

3．在图所示的实验装置图中，能够说明电磁感应现象的是（）

4．电与磁的联系可以由以下三个实验来证实:

（1）如图1所示，图中显示的是实验，它证明了通电导体周围有．

（2）如图2所示实验证实了，实验过程中是能转化成能，它的应用实例是．

（3）如图3所示，实验证实了，实验过程中是能转化成能，它的应用实例是．

图1图2 图3

6、如图中所示的两个模型，其中甲图是机的模型，它是根据制成的，乙图是机的模型，它是根据原理制成的．

7．电动机可以带动水泵抽水，如图所示的四幅图中，能反映出电动机工作原理的是（）

8．图中，a表示垂直于纸面的一根导体，并且是闭合电路的一部分，它在磁场中沿如图中箭头所示的方向运动时，不会产生感应电流的是（）

9．如图所示是电机示意图，对于图示的说法，正确的是（）

A．图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈正转到平衡位置

B．图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈受到磁场的作用力而转动

C．图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线切割磁感线，线圈中产生电流

D．图中绘出是的交流发电机的示意图，此时导线不切割磁感线，线圈中没有电流

10. 李明利用如图所示实验装置探究电磁感应现象，他把装置中的直铜线ab通过导线接在量程为3A的电流表的两接线柱上，当让ab迅速向右运动时，并未发现电流表指针明显偏转，你认为最有可能的原因是（）

A、感应电流太小，无法使指针明显偏转

B、铜线ab太细，换用铜棒进行实验便能使指针明显偏转

C、ab运动方向不对，应将ab改为向左运动

D、ab运动方向不对，应将ab改为上下运动

11．在探究通电导线在磁场中的受力方向与什么有关系时，一位同学做了如图（a)、（b)、（c)的三个实验，AB 表示闭合电路的一部分导线，导线上的箭头表示电流的方向，F表示导线受力的方向，S、N表示碲形磁铁的南北极。

⑴通过实验（a)、(b)说明，通电导线在磁场中的受力方向与的方向有关。

⑵通过实验（a)、（c)说明，通电导线在磁场中的受力方向与的方向有关。

12．仔细阅读下面短文，按要求回答问题。

《电动机为什么会转动》节录

电动机是我们生活中常见的一种电汽化设备。给电动机线圈通电，电动机线圈就会转动起来，把电能转化成为机械能。电动机为什么会转动呢？原来，在电动机的内部，装有电磁铁（定子），它能产生磁场；线圈（转子），通电后可以转动；换向器，用来改变电流方向。

观察电动机模型的制作过程可以发现，闭合开关，接通电路给线圈通电，处于磁场中的通电线圈就会转动起来，显然是线圈受到了力的作用。当没有换向器时，线圈不能持续转动；有了换向器，电动机才能持续转动……

根据短文可知：

1．电动机是利用原理制成的。

2．电动机和内燃机工作时能量转化过程不同，电动机将转化为机械能，而内燃机是将转化为机械能。

3．通电导体在磁场中受到，电动机就是根据这个原理工作的。

4．换向器的作用是，同时也说明了磁力的方向跟有关。1．第一个发现电磁感应的科学家是（）

A．牛顿B．奥斯特C．法拉第D．爱因斯坦

2．通电线圈在磁场里受到力的作用，下列装置中根据这个原理制成的是（）

A. 发电机

B. 电动机

C. 电话

D. 电磁铁

3．下列将电能转化为机械能的是()

A．发电机B．电视机C．日光灯D．电动机

4．借助如图所示的实验装置，小明探究“磁场对通电直导线的作用”．闭合开关S0，原本静止的轻质硬直导线AB水平向右运动．要使AB水平向左运动，下列措施中可行的是（）

A、将A、B两端对调

B、将滑动变阻器的滑片P向右移动

C、换用磁性更强的蹄型磁体

D、将蹄形磁体的N、S极对调

5．如右图所示，要使流过灵敏电流计的电流反向，下列措施中可行的是：（）

①只将磁场反向

②只将线圈的运动方向反向

③同时将磁场和线圈的运动方向反向

④增加磁铁的磁性或线圈匝数

A．①②B．②③C．①③D．①④

6．下列措施不能使电动玩具车速度加快的是（）

A．对调电池的正负极B．换用转速较快的电机

C．在转轴处添加润滑油D、串联的电池组增加一节

7. 小佳在安装直流电动机模型中，接通电源后，电路中有电流，电动机就是不转，原因不可能是（ ） A. 电源的正、负极接反 B. 磁铁的磁性太弱 E. 线圈处于平衡位置

C. 电源电压太低

D. 轴承的摩擦力太大了

8. 直流电动机工作时，当线圈转到平衡位置时，还会继续转过平衡位置一些，这是由于（ ） A. 电流的作用 B. 磁场力的作用 C. 换向器的作用 D. 惯性 9. 小雨通过学习了解到火力发电厂“吃”的是煤，“发”的是电，在整个发电过程中，能量转化的情况如下，请你帮她在下图方框中填入相应的能量形式：

10．小芳在做探究感应电流方向与哪些因素有关时，猜想金属棒在磁场中运动产生的感应电流的方向可能与磁场的方向有关，也可能与棒的运动方向有关．她设计了如下实验，装置如图所示。 ①使金属棒向右运动，看到电流表指针向左偏 ②把磁铁南、北极上下对调，金属棒变为向左运动，看到电流表指针仍向左偏.根据以上现象，小芳得出感应电流的方向与磁场的方向、棒的运动方向无关的结论．

你认为小芳的结论正确吗？若认为正确请说明理由．若有错，分析小芳得

出错误结论的原因

11．如图是探究感应电流方向与哪些因素有关的实验示意图。比较其中的甲、乙两图可以得出感应电流的方向跟 方向有关的结论；比较甲、丙两图可以得出感应电流的方向跟 方向有关的结论。在这个实验中能量的转化过程是 能转化成 能。导体中要有感应电流产生应满足的条件是：导体是 电路的一部分；导体要做 磁感线运动。

12、如图14 所示，使线圈位于两磁极间（1）通电后，图14 中ab 段导线的电流方向是________________ （选择“由a 到b ”、“由b 到a ”）.图14中ab 段导线受磁场力的方向向上，用箭头标示出图16 中ab 段导线所受磁场力的方向.（2）线圈转过图15 所示位置，用_________ 的办法可使线圈靠磁场力继续顺时针转动至少半圈。 （3）若把图14 中的电源换为电阻，快速转动线圈，电阻发热. 此过程机械能先转化为_________ 能再转化为____________________ 能.

图14 图15 图16

本周作业

上周作业完成情况

家长签字

日期、时间

学生签名

N b G S a

综合能力提升环节

1．线圈 abcd 转动过程中经过图 7 甲、乙位置时，导线 a b 所受磁场力的方向（ ）

A ．相反，是由于磁场方向相反了

B ．相反，是由于流过 ab 的电流方向相反了

C ．相同，是由于磁场方向、流过 ab 的电流方向都改变了

D ．相同，是由于磁场方向、流过 ab 的电流方向都没改变

2. 同学们做实验的装置如图所示, 闭合开关, 先将导体ab 水平用力向右移动, 导体cd 也随之运动起来, 则在以上的实验中下列说法正确的是（ ）

A. 实验装置中的甲装置运用的原理是电磁感应现象

B. 实验装置中的甲装置把电能转化为机械能

C. 实验装置中的乙装置产生的现象在生活中的应用是发电机

D. 若将导体ab 水平用力向左移动, 导体cd 的运动方向不变

3．扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置，如图所示是扬声器构造示意图。当线圈中通过变化电流时，线圈受到____________力作用，从而带动与线圈相连的纸盆______________，于是扬声器就发出了声音。

4．如下图甲所示是一种动圈式话筒，当你对着话筒说话时，声音使与膜片相连的线圈振动，线圈在磁场中振动能产生随声音变化而变化的 ，这是 现象。

5、科学家发现两根平行导线通电后有如图14所示的现象（图中实线、虚线分别表示通电前、后的情况）。 （1）由图14可知两平行通电导线之间有力的作用。当通入的电流方向相同时，导线相互 ；当通入电流方向相反时，导线相互 。

（2）判断通电直导线周围磁场方向的方法是：用右手握导线，大拇指指向电流方向，则 四指环绕的方向就是通电直导线周围的磁场方向。根据这个方法，请你判定甲图中导线a 在 导线b 处产生的磁场方向为垂直于纸面 。（填“向里”或“向外”）

（3）上述现象的原因是：通电导线a 周围产生的磁场对通电导线b 有 的作用 。当导线a 中的电流方向改变时，其磁场的方向也发生改变，导线b 受力方向随之改变。 （4）由此可知：与磁体之间的相互作用一样，电流之间的相互作用也是通过

来 实现的。

a b

a

b

乙

甲

电动机与发电机参考答案

例1：D 例2：不对丙感应电流的方向跟导体运动方向有关；.感应电流的方向跟磁场方向有关机械能例3：C 例4：磁场对电流的作用力电磁感应

例5：B

例6：（1）电流表指针是否偏转（2）导体运动方向（3）2、6或3、7 （4）闭合电路的部分导体在磁场中做切割磁感线运动

随堂练习

1：电磁感应2：C 3：B

4：（1）奥斯特磁场（2）通电导线在磁场中受到力的作用电机械发电机（3）闭合电路中的一部分在磁场中做切割磁感线运动时产生感应电流机械发电机．

6：电动通电线圈在磁场中受力转动发电电磁感应现象

7：C 8：B 9：B 10：A 11：导体运动方向磁场方向

12：（1）通电线圈在磁场中受力而转动，并通过换向器自动改变线圈中电流的方向，从而使电动机连续转动（2）电化学（3）力的作用（4）用来改变电流方向电流方向

当堂检测

1：B 2：B 3：D 4：D 5：A 6：A 7：A 8：D 9：热动

10：小芳的结论是错误的．在步骤二时，小芳应该保持磁铁南、北极（或金属棒的运动方向）不变，改变金属棒的运动方向（或磁铁南、北极）．

11：磁感线或填磁场导体切割运动机械能电闭合切割

12、（1）由a 到b；图见下图．（2）改变电流方向；（3）电；内

综合能力提升环节2

1：B

2：A

3：磁场振动

4：电流电磁感应

5：①吸引排斥②向里③力④磁场