【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第16章 电磁转换

第3节 磁体对电流的作用

第4节 直流电动机

二. 教学重点、难点：

1. 知道磁极对电流的作用

2. 知道影响通电导体在磁场中的受力方向的因素

3. 知道磁场对电流作用的应用（电动机）及能量转化。

4. 知道直流电动机的主要构造，会安装直流电动机模型。

5. 理解改变直流电动机转向的方法。

三. 主要知识点分析：

1. 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

2. 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

3. 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。

【典型例题】

例1. 如图所示是检验磁场对通电导体作用力的实验装置。当导线ab中有某方向电流通过时，它受到磁场的作用力向上。

（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向___________；

（2）如果磁极位置不变，仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向__________；

（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向____________。

分析：通电导线在磁场中要受到力的作用，力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。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。如果电流的方向和磁感线的方向都变得相反，通电导线受力的方向不变。

答案：由以上分析可知：（1）如果仅将两磁极对调位置，导线ab受力向下；（2）如果仅改变ab中的电流方向，导线ab受力向下；（3）如果同时对调磁极位置和改变电流方向，导线ab受力向上。

说明：受力的方向可以用左手定则来实行断定。

例2. 要改变直流电动机的转向，下列哪些方法是不可行的（ ）。

A. 改变线圈中的电流方向

B. 改变磁场方向

C. 将电源的正负极和两个磁极同时调换

D. 电源的正负极或两个磁极调换

分析：线圈的转动方向与线圈受的磁力方向有关，而磁力方向同电流方向以及磁感线方向都有关。A：只改变线圈中的电流方向时线圈受的磁力方向也随之反向；同理B情况下线圈受的磁力方向也反向；C：电源的正负极和两个磁极同时调换时线圈受的磁力方向不改变；D情况分别与A或B完全相同。故可行的是A、B、D三种方法。

答案：C

说明：在改变直流电动机的转动方向时，我们可以依据受力的方向与哪些因素有关的知识来进行判断

例3. 如图所示，AB、CD是两根通电导线，在图中标出两根导线的电流方向，则__________。

分析：AB导线周围存在着磁场，CD导线的周围也存在着磁场，电流方向相反，故磁场的方向也应该相反，可以看成是两个异名磁极的磁场，故相吸引。

答案：相互吸引。

说明：对于直线电流我们也可以用右手螺旋定则来进行判断，这时，把导线看作是一个很大的螺母管的一个部分，用右手四指弯向电流方向，拇指指向磁场方向。

例4. 如图所示，从一个不能打开的盒子（内有电池组等电路元件）上的两个小孔中伸出一段细软的长导线。试在不断开该导线的情况下，设计两种不同的方法判断该导线中是否有电流，并根据你的设计填写下表。

	所用器材	主要实验步骤及判断导线中是否有电流的方法
方法一
方法二

分析：电流看不见，摸不到，但电流通过导体时会产生一些特有的现象，即电流通过导体会产生一些效应。我们可以通过电流的效应来判断电流的存在。

答案：

方法一：利用电流的磁效应判断

所用器材：大铁钉、一些大头针

主要实验步骤和判断方法：①把细软导线紧密排绕在大铁钉上制成一个电磁铁；②把电磁铁一端靠近大头针，如果吸引大头针，导线中有电流，如果不吸引大头针，导线中没电流。

方法二：利用电流的磁效应判断

所用器材：小磁针（带支架）

主要实验步骤和判断方法：①把小磁针支起来，使小磁针能够在水平面内自由转动；②小磁针静止时，将细软导线拉直并且平行小磁针使之处在小磁针的上方。若小磁针发生偏转，导线中有电流，如果小磁针不发生偏转，导线中没有电流。

方法三：利用通电导线在磁场中受力运动判断

所用器材：大蹄形磁铁。一段轻质直棒

主要实验步骤和判断方法：①把细软导线顺沿轻质直棒后，在棒的两端绑缚并能使棒悬挂起来；②把直棒水平放置在蹄形磁铁两极之间（如图所示），若直棒受力运动，导线中有电流，如果直棒静止不动，导线中没有电流。

说明：在做这类题目时，我们应该把知识前后联系起来。建构自己的知识体系。

【模拟试题】

一、填空题

1、直流电动机的主要组成部分是________、________、________和________。

2、要改变电动机转向，只需把________对调一下，或把________对调一下，要增大电动机转速，则应将变阻器滑片移到________的位置。

3、观察直流电动机模型的两个电刷，它们分别与换向器的________相接触，使电源和线圈组成________电路，又能使线圈由于惯性经过平衡位置时能________地改变电流的方向。

4、从能量的角度来思考，通电导体在磁场中运动时，________能变成________能。

5、实际的电动机内部线圈总是有电阻的，电流通过时会发热，一部分电能转化成________能，使电动机的温度升高，这就是说，电动机工作时，并没有将电能全部转化成________能。

6、如图所示，是________的示意图，其中能够自动改变线圈中电流方向的装置叫做________。

7、通电线圈在__________里受力而转动时，电能转化成机械能。__________机是利用这个原理制成的。

8、通电导体在磁场中受力方向与__________方向和__________方向有关。

9、增强通电螺线管的磁性，可以采用______螺线管的匝数、增大通过螺线管的________和在通电螺线管中加入______的方法。而要提高电动机的转动速度则可以_______________和___________的方法。

10、实验结果表明，电磁铁通电时才________磁性；通入电磁铁的电流越大，它的磁性越_____；在电流一定时，外形相同的螺线管，线圈的匝数越多，它的磁性越_______。

11、电动机是利用 的原理制成的，它把 能转化为 能。同时，它在工作时还会发热，这说明，还有一部分 能转化为 能。

二、选择题

12、在安装直流电动机模型的实验中，要减小电动机的转速，正确的措施是（ ）

A. 增大电源电压 B. 调换磁铁的磁极

C. 改变线圈中电流方向 D. 减小线圈中的电流

13、一个能自由转动的矩形线圈悬挂在磁场中，通电后，线圈不动，这可能是（ ）

A. 线圈中电流方向接反了 B. 线圈中通的是交流电

C、线圈此时正好处在“平衡位置” D. 以上说法均不对

14、下列电器中根据通电导体在磁场中要受力的作用原理制成的有（ ）

A. 电磁铁 B. 发电机 C. 电动机 D. 电磁继电器

15、要想使一台直流电动机的转速增大一些，下列哪些方法可行（ ）。

A. 增大线圈中的电流强度

B. 换用电压较高的直流电源

C. 将磁极对调

D. 减小原来磁场的磁性

16、关于直流电动机，下列说法中正确的是（ ）

A. 直流电动机的工作原理是电磁感应现象

B. 直流电动机正常工作时，将机械能转化为电能

C. 直流电动机换向器是由两个彼此绝缘的半铜环组成的

D. 电源的正负极和磁场的方向都改变，直流电动机的转动方向也改变

17、通电直导线在磁场中，下面说法正确的是：（ ）

A. 一定会受到力的作用；

B. 一定会发生运动；

C. 不一定受磁力作用；

D. 若同时改变电流方向和磁场方向（改为反方向），导线的受力方向不变。

18、通电直导线在磁场中受到的力的方向（ ）

A. 跟磁感线方向平行，跟电流方向垂直。

B. 跟磁感线方向垂直，跟电流方向平行。

C. 跟磁感线方向垂直，跟电流方向垂直。

D. 跟磁感线方向平行，跟电流方向平行。

19、奥斯特实验说明了 （ ）

A. 通电导体的周围存在着磁场 B. 导体的周围存在着磁场

C.磁体的周围存在着磁场 D. 磁场对电流有磁力作用

20、关于磁场和磁感线下列正确的是 （ ）

A. 只有在磁铁周围才有磁场

B. 磁感线是由铁屑组成的

C. 磁体周围的磁感线都是从磁体北极出来，回到南极

D. 在磁场中某点的小磁针静止时南极所指方向就是该点磁感线方向

21、通电螺线管两端磁极的性质决定于 （ ）

A. 螺线管的匝数 B. 螺线管中电流强度的方向

C. 螺线管中有无铁芯 D. 螺线管的长度

22、关于磁感线下列正确的是 （ ）

A. 磁体周围的磁感线从磁体南极出来回到磁体北极

B. 磁感线是磁体周围实际存在的曲线

C. 磁针北极受磁力方向与该点磁感线方向相同

D. 磁针北极受磁力与该点磁感线方向相反

23、第一个发现电与磁之间的联系的人是 （ ）

A. 焦耳 B. 法拉第 C. 奥斯特 D. 沈括

24、电源正负极不调时，通电螺线管某端形成磁场的北极取决于（ ）

A. 电流的强弱 B. 线圈的绕法 C. 电压的大小 D. 线圈的匝数

25、关于直流电动机，下列说法中正确的是（ ）

A. 电动机工作时，机械能转化为电能

B. 电动机是根据电磁感应原理制成的

C. 电动机是通过换向器来实现连续转动的

D. 同时改变磁场方向和线圈中的电流方向，才能改变电动机的转动方向

26、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

27、要改变通电导体在磁场中的受力方向，可以采取的方法是：a. 只改变电流的方向；b. 只改变磁场的方向；c. 只改变磁场的强弱；d. 只改变电流的强弱；e. 同时改变电流的方向和磁场的方向。这些方法中，正确的有 （ ）

A. a、d B. a、b C. a、b、e D. a、b、c

28、某同学安装了直流电动机的模型，通电后发现电动机不转，在分析原因时，下列判断中肯定不对的是（ ）

A. 磁铁没有磁性了 B. 转子中的线圈烧断了

C. 换向器和电刷接触不良 D. 磁铁的磁极装反了

三、实验探究题

29、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。图中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表示蹄形磁铁的南北极。

（1）通过实验（a）和（b）说明，通电导线在磁场中的受力方向与______的方向有关。

（2）通过实验（a）和（b）说明，通电导线在磁场中的受力方向与______的方向有关。

30、阅读短文，回答问题

从无意中的觉察到伟大的发现

1822年，法拉第想到：既然电流可以产生磁，那么，反过来，磁能否产生电流呢？他决心去探索“磁生电”的途径，并对这个问题进行了长期艰苦的探索。1831年的一天，他做的实验再次失败，他依然想不出个所以然，只好动手收拾器材，就在他从线圈中收起一根磁铁时，无意间发现和线圈相连的电流计上的指针摇动了一下；于是他抓住这一机会深究下去，终于发现了感应电流——“磁”确能产生电流！

法拉第在不断重复这个实验的时候，领悟到：静止的磁不能产生电，只有运动的磁才能生电啊！许多年来，那么多有才华的科学家孜孜不倦、苦心探索的问题，答案竟是如此简单!他们之所以在电磁的研究领域徘徊不前，原来是“静电”和“静磁”的框架束缚了他们的头脑。这说怪也不怪，大凡人们在思考问题的时候，总喜欢按习惯的方法和现有的思想体系来进行逻辑推理，这叫做思维定势。到了这一步创造能力已被窒息，再要前进就困难了。

阅读上文后，请你回答：

（1）“磁生电”在物理学里叫做什么现象！请你举一个实际应用的例子。

（2）我们要有新的发现，最重要的是要具有什么样的科学观念？（请写出两个要点）

四、论述题

31、我国2008年将正式启动登月计划，如果让你来设计登月车，你将用什么能来驱动登月车？试谈谈你的看法。

【试题答案】

1、线圈，磁体，电刷，换向器

2、磁极，电源正负极，电阻较小

3、两个铜半环，闭合，及时

4、电，机械

5、热（内），机械

6、电动机，换向器

7、磁场 电动

8、电流 磁场

9、增大 电流 铁芯 加大电流 增强磁场

10、产生 强 强

11、通电导体在磁场中受力转动，并通过换向器自动改变电路中电流的方向使线圈连续转动 电 机械 电 内

12、D 13、C 14、C 15、C 16、C 17、CD 18、C 19、A 20、C 21、B

22、C 23、C 24、B 25、C 26、C 27、B 28、D

29、（1）电流 （2）磁场

30、（1）电磁感应 发电机

（2）略

31、太阳能转化为电能，通过电动机来带动登月车