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很多同学都说《电与磁》这一章的知识在九年级学习中是个难点,其实这一章涉及的知识点都有些抽象,不好理解是其一,其二,中考中本章内容涉及考点相对较少,因此很多老师、同学都在关注欧姆定律、电功率,又忽视了这一章的内容,所以这一章很多同学都在说学得不好。
电动机的知识在《电与磁》一章中占有相当一部分分量,经常和电磁铁、奥斯特实验、发电机等综合起来设置一些有难度的题目,分析教材内容和近几年各地中考题的设计,我们可以看到关于电动机的考点主要集中在三个方面:一是磁场对电流的作用,二是电动机的工作原理和实质,三是电动机的构成。
二、磁场对电流的作用
奥斯特实验发现通电导体周围存在磁场之后,很多物理学家都在尝试把通电导体放在磁场中又会出现什么现象呢?
如图1,把一段导体放在磁场中,通电以后,它会沿一定的方向运动起来,这是因为通电导体在磁场中受到了力的作用,如果改变电流的方向或磁场的方向后,导体的运动方向也会发生改变,这也说明导体的受力方向跟电流的方向和磁场的方向有关,围绕这个知识点经常会设计一些题目。如:
例1(2015·广州)如图2所示,线圈abcd位于磁场中,K与1接通时,ab段导线受磁场力F的方向向上;当K改为与2接通时,ab段导线受磁场力( )。
A.方向向下
B.方向向上
C.为零,因为电源反接
D.为零,因为电路一定是断路
解析:通电导体在磁场中的受力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方向,受力方向发生改变,观察图2可知,由K接1改成K接2,改变了通电导体ab中的电流方向,所以受力方向改变,如果原来受力的方向向上,K接2后方向将改为向下。
答案:A
二、电动机的工作原理和实质
如果把通电导体做成线圈的形状放入磁场中,它就能够转动一个角度,但不能持续转动,
通电线圈之所以转动是因为线圈受到了力的作用,转过一个角度后线圈受到的力的作用阻碍了它的转动,所以不能持续转动,如果设法让线圈在磁场中持续转动起来,这就是电动机的初级模型了。
如何让线圈持续转动呢?因为线圈后半周受到的作用力是阻碍线圈转动的,所以能让线圈后半周不受力就能解决相应的问题了,而不给线圈通电,后半周也就不受磁场的作用力了,如果将线圈的引线一根全部刮掉绝缘漆皮,另一根引线只刮掉半周的绝缘漆皮,这样就可以让线圈有半周通电,另半周不通电,不通电的那个半周不受力,线圈依靠惯性转动半周。
例2为了探究电动机为什么会转动,某校实验小组根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图3),他们用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连,用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,并用小刀刮去轴的一端全部漆皮,另一端只刮去半周漆皮,将线圈放在支架上,磁体放在线圈下方,闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈就会不停地转动起来。
(1)要想改变线圈的转动方向,可采取的措施是:____、____。(写出两点)
(2)开关闭合后,如果电动机不转,可能的原因是:____、____。(写出两点)
(3)该小组还想设计一个能调节电动机转速的实验装置,他还需要的主要器材是____,并画出实验电路图(电动机用符号M表示)。
解析(1)根据磁场对电流的作用的知识可知,导体的运动方向跟电流的方向和磁场方向有关,因此想改变线圈的转动方向,也就是导体的运动方向,可以改变电流的方向或磁场的方向。
(2)如果线圈没有转动,说明线圈没有受到力的作用,则可能是线圈中没有电流,线圈中没有电流的原因就有多种可能了,如电池没电、电路中有断路等。
(3)线圈转动的速度应该跟磁场的强弱和电流的大小有关,因此想改变转速就可以考虑改变磁场强弱和电流大小,而利用滑动变阻器改变电流的大小最为方便,在电路中串联一个滑动变阻器就可以改变转速了。
答案:(1)改变电流的方向 改变磁场的方向(2)电池没电了 电路中有断路(接触不良) (3)滑动变阻器电路图略。
三、电动机的构造
由电动机的工作过程可以看出,电动机最主要的部分,是固定不动的磁极和能够转动的线圈,也就是说电动机主要是由固定不动的定子和能够转动的转子构成的。
除了定子和转子外,电动机上还有一些其他的辅助部分,比如为实现改变电流的方向,电动机还用到了两个彼此绝缘的铜半环组成的换向器。
如图4,两个铜半环E、F分别跟线圈的两个引线相连,与电刷A、B和电源构成闭合的电路,E、F之间是分开的,彼此绝缘,当磁场中的线圈在水平位置时,与电刷B相接触的半环F就是电流流入的方向,而与电刷A相接触的半环E就是电流流出的方向,而当线圈转到竖直的位置时,电刷A、日就不再与半环E、F相接触,线圈中没有电流通过,线圈利用惯性继续转动,转过竖直位置后,电刷A与半环F接触,使与F相连的导线成为电流流出的方向,电刷B与半环E接触,使与E相连的导线成为电流流入的方向,这样无论线圈的哪个边,只要它是靠近S极或N极的,受到的力的方向一直是相同的,从而让线圈持续而平稳地转动下去。
例3(2015·烟台)如图5为电动机和发电机模型,其中图____(填“甲”或“乙”)为电动机模型,其工作原理是____;电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠____实现的。
解析:电动机与发电机的最大区别是电动机中有电源,故甲图为电动机模型,电动机的丁作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动,电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠换向器实现的。
答案:甲 通电线圈在磁场中受到力的作用而转动换向器
从中考的实战题型中我们可以看到,关于电动机的考点还是非常基础的,并不是想像中那么难,首先是记忆,然后是理解,只要你对本文所提到的这些知识点都记住了,都理解透了,相信不管中考题怎么变化,你还是会轻松解决的,下面我们就来试试吧!
学即用,练一练
1.图6所示四幅图中能说明电动机原理的是( )。
2.直流电动机工作时,通电线圈在磁场中能连续转动是由于( )。
A.靠换向器不断改变线圈中的电流方向
B.全靠线圈转动的惯性
C.靠磁场方向不断改变
D.通电线圈在磁场中任何时候都受力
参考答案
1.D 2.A
责任编辑:蔡华杰
电动机的知识在《电与磁》一章中占有相当一部分分量,经常和电磁铁、奥斯特实验、发电机等综合起来设置一些有难度的题目,分析教材内容和近几年各地中考题的设计,我们可以看到关于电动机的考点主要集中在三个方面:一是磁场对电流的作用,二是电动机的工作原理和实质,三是电动机的构成。
二、磁场对电流的作用
奥斯特实验发现通电导体周围存在磁场之后,很多物理学家都在尝试把通电导体放在磁场中又会出现什么现象呢?
如图1,把一段导体放在磁场中,通电以后,它会沿一定的方向运动起来,这是因为通电导体在磁场中受到了力的作用,如果改变电流的方向或磁场的方向后,导体的运动方向也会发生改变,这也说明导体的受力方向跟电流的方向和磁场的方向有关,围绕这个知识点经常会设计一些题目。如:
例1(2015·广州)如图2所示,线圈abcd位于磁场中,K与1接通时,ab段导线受磁场力F的方向向上;当K改为与2接通时,ab段导线受磁场力( )。
A.方向向下
B.方向向上
C.为零,因为电源反接
D.为零,因为电路一定是断路
解析:通电导体在磁场中的受力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方向,受力方向发生改变,观察图2可知,由K接1改成K接2,改变了通电导体ab中的电流方向,所以受力方向改变,如果原来受力的方向向上,K接2后方向将改为向下。
答案:A
二、电动机的工作原理和实质
如果把通电导体做成线圈的形状放入磁场中,它就能够转动一个角度,但不能持续转动,
通电线圈之所以转动是因为线圈受到了力的作用,转过一个角度后线圈受到的力的作用阻碍了它的转动,所以不能持续转动,如果设法让线圈在磁场中持续转动起来,这就是电动机的初级模型了。
如何让线圈持续转动呢?因为线圈后半周受到的作用力是阻碍线圈转动的,所以能让线圈后半周不受力就能解决相应的问题了,而不给线圈通电,后半周也就不受磁场的作用力了,如果将线圈的引线一根全部刮掉绝缘漆皮,另一根引线只刮掉半周的绝缘漆皮,这样就可以让线圈有半周通电,另半周不通电,不通电的那个半周不受力,线圈依靠惯性转动半周。
例2为了探究电动机为什么会转动,某校实验小组根据电动机主要构造制作了一台简易电动机(如图3),他们用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连,用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,并用小刀刮去轴的一端全部漆皮,另一端只刮去半周漆皮,将线圈放在支架上,磁体放在线圈下方,闭合开关,用手轻推一下线圈,线圈就会不停地转动起来。
(1)要想改变线圈的转动方向,可采取的措施是:____、____。(写出两点)
(2)开关闭合后,如果电动机不转,可能的原因是:____、____。(写出两点)
(3)该小组还想设计一个能调节电动机转速的实验装置,他还需要的主要器材是____,并画出实验电路图(电动机用符号M表示)。
解析(1)根据磁场对电流的作用的知识可知,导体的运动方向跟电流的方向和磁场方向有关,因此想改变线圈的转动方向,也就是导体的运动方向,可以改变电流的方向或磁场的方向。
(2)如果线圈没有转动,说明线圈没有受到力的作用,则可能是线圈中没有电流,线圈中没有电流的原因就有多种可能了,如电池没电、电路中有断路等。
(3)线圈转动的速度应该跟磁场的强弱和电流的大小有关,因此想改变转速就可以考虑改变磁场强弱和电流大小,而利用滑动变阻器改变电流的大小最为方便,在电路中串联一个滑动变阻器就可以改变转速了。
答案:(1)改变电流的方向 改变磁场的方向(2)电池没电了 电路中有断路(接触不良) (3)滑动变阻器电路图略。
三、电动机的构造
由电动机的工作过程可以看出,电动机最主要的部分,是固定不动的磁极和能够转动的线圈,也就是说电动机主要是由固定不动的定子和能够转动的转子构成的。
除了定子和转子外,电动机上还有一些其他的辅助部分,比如为实现改变电流的方向,电动机还用到了两个彼此绝缘的铜半环组成的换向器。
如图4,两个铜半环E、F分别跟线圈的两个引线相连,与电刷A、B和电源构成闭合的电路,E、F之间是分开的,彼此绝缘,当磁场中的线圈在水平位置时,与电刷B相接触的半环F就是电流流入的方向,而与电刷A相接触的半环E就是电流流出的方向,而当线圈转到竖直的位置时,电刷A、日就不再与半环E、F相接触,线圈中没有电流通过,线圈利用惯性继续转动,转过竖直位置后,电刷A与半环F接触,使与F相连的导线成为电流流出的方向,电刷B与半环E接触,使与E相连的导线成为电流流入的方向,这样无论线圈的哪个边,只要它是靠近S极或N极的,受到的力的方向一直是相同的,从而让线圈持续而平稳地转动下去。
例3(2015·烟台)如图5为电动机和发电机模型,其中图____(填“甲”或“乙”)为电动机模型,其工作原理是____;电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠____实现的。
解析:电动机与发电机的最大区别是电动机中有电源,故甲图为电动机模型,电动机的丁作原理是通电线圈在磁场中受到力的作用而转动,电动机工作时,能够使线圈平稳、连续不停地转动下去是靠换向器实现的。
答案:甲 通电线圈在磁场中受到力的作用而转动换向器
从中考的实战题型中我们可以看到,关于电动机的考点还是非常基础的,并不是想像中那么难,首先是记忆,然后是理解,只要你对本文所提到的这些知识点都记住了,都理解透了,相信不管中考题怎么变化,你还是会轻松解决的,下面我们就来试试吧!
学即用,练一练
1.图6所示四幅图中能说明电动机原理的是( )。
2.直流电动机工作时,通电线圈在磁场中能连续转动是由于( )。
A.靠换向器不断改变线圈中的电流方向
B.全靠线圈转动的惯性
C.靠磁场方向不断改变
D.通电线圈在磁场中任何时候都受力
参考答案
1.D 2.A
责任编辑:蔡华杰