電動機與發(fā)電機

1、電動機與發(fā)電機適用學科初中物理適用年級初中三年級適用區(qū)域蘇科版課時時長（分鐘）60知識點1、 磁場對通電導體有作用力2、 直流電動機工作原理和能量轉化3、 電磁感應現(xiàn)象4、交流發(fā)電機工作原理和能量轉化教學目標一、 知識與技能1 通過實驗，知道磁場對通電導線有力的作用，知道力的方向與電流方向和磁場方向有關。2 能夠設計實驗探究電磁感應現(xiàn)象，知道產生感應電流的條件3了解直流電動機、發(fā)電機的構造、工作原理及能量的轉化二、 過程與方法1通過觀察和實驗、感知電磁感應現(xiàn)象，培養(yǎng)觀察能力。2通過實驗探究，總結歸納出發(fā)電機以及電動機的工作原理，培養(yǎng)初步的分析概括能力，收集信息和處理信息的能力。3在對實例的調研

2、、分析和解釋中進一步理解和應用電動機與發(fā)電機，嘗試應用已知的科學規(guī)律去解釋某些具體問題。三、 情感、態(tài)度與價值觀1使學生感受到電與磁在生活中有廣泛的應用，提高探究的樂趣。2運用學過的科學知識解釋生活中的現(xiàn)象，進一步感受到生活和科學的關系。教學重點電動機與發(fā)電機工作原理和能量轉化教學難點區(qū)分電動機與發(fā)電機工作原理教學過程一、復習預習1.插入鐵釘?shù)耐娐菥€管具有磁性，并且有電流通過時有磁性，沒有電流時就失去磁性。把一根導線繞成螺線管，再在螺線管內插入鐵芯，當有電流通過有磁性。這種磁鐵就叫電磁鐵。2.在匝數(shù)相同時，通入的電流越大，電磁鐵的磁性越強；電流一定時，外形相同的螺線管，匝數(shù)越大，電磁鐵的磁性

3、越強。3.電磁繼電器的優(yōu)點：可以利用低電壓、弱電流電流的通斷，來間接地控制高電壓、強電流的通斷；可以實行遠距離控制；低壓控制電路可以使用溫控、光控等傳感器，實行自動控制。二、知識講解課程引入：我們前面學習了電能的利用以及相互轉化，那么電能使怎么產生的呢？機床、水泵，需要電動機帶動，生活中的電扇、冰箱、洗衣機等都離不開電動機，電動機已經就用在現(xiàn)代社會生活的各個方面。給電動機通電，它就能轉動，這是為什么？我們觀察下面幾幅圖片我們發(fā)現(xiàn)了什么？考點/易錯點1、磁場對通電導線的作用設計實驗：在磁場中放一通電直導線，觀察直導線是否受力運動。設計電路。進行實驗：連接電路，快速的閉合開關再斷開，觀察現(xiàn)象。閉合

4、開關，金屬棒會運動。說明通電導線在磁場中受到力的作用。提出新的問題，通電導體在磁場中運動方向是固定的嗎？可能與什么因素有關？演示實驗，在前面實驗的基礎上，只改變電流方向，再改變磁場方向。觀察金屬棒的運動方向。結論：當通電導線中的電流方向改變或磁場方向改變，通電導線的受力方向會發(fā)生改變，若同時改變電流方向和磁場方向，則受力方向不變?？键c/易錯點2、直流電動機工作原理和能量轉化電動機由兩部分組成：轉子和定子。電動機里，能夠轉動的部分叫轉子，固定不動的部分叫定子。在上面探究活動中，我們使線圈轉起來了。如果把“小小電動機”線圈兩端引線的漆皮全部刮掉，線圈又會怎樣運動呢？接通電源，線圈在磁場里發(fā)生轉動，

5、但轉動不能持續(xù)下去，轉90°角擺幾下就停了。怎么解釋這一現(xiàn)象呢？演示：使線圈位于磁體兩磁極間的磁場中。1.使線圈靜止在圖乙位置上，閉合開關，觀察?，F(xiàn)象：發(fā)現(xiàn)線圈沒有運動。原因：這是由于線圈ab、cd兩個邊受力大小一樣，方向相反的原因，這個位置是線圈的平衡位置。2.使線圈靜止在圖甲位置上，閉合開關觀察?，F(xiàn)象：線圈受力沿順時針方向轉動。結論：可是線圈能靠慣性越過平衡位置，但不能繼續(xù)轉下去，最后要返回平衡位置。為什么會返回呢？3.看圖丙，使線圈靜止在這個位置上，這是剛才線圈沖過平衡位置以后所到達的地方，閉合開關，觀察。現(xiàn)象：線圈向逆時針方向轉動。結論：這說明線圈在這個位置所受力是阻礙它沿順

6、時針方向轉動的，這也就使線圈返回平衡位置。那我們在探究實驗中，線圈為什么能連續(xù)轉動呢？因為小小電動機兩根引線，一根刮去半周，一根刮去一周，而線圈沒刮半周，是都接在電路里，刮去半周的只有刮去的部分接入電路里。刮去半周有什么作用？刮去的通電，沒刮去的絕緣，不通電。當線圈轉過平衡位置，如果供電，線圈就受到阻礙它沿原來方向轉動的力。如果不供電線圈由于慣性會繼續(xù)轉動，小小電動機就是利用這個原理工作的。在“小小電動機”中我們只利用了一半的電力，也就是線圈每轉一周，只有半周獲得動力。如果設法改變后半周電流的方向，使線圈在后半周也獲得動力，線圈將會更平穩(wěn)、更有力地轉動下去。實際的直流電動機是通過換向器來實現(xiàn)這

7、項功能。電動機工作原理：換向器的構造，兩個銅半環(huán)E和F跟線圈兩端相連，它們彼此絕緣，并隨線圈一起轉動。A和B是電刷，它們跟半環(huán)接觸，使電源和線圈組成閉合電路。線圈轉動時，它通過換向器使電流方向發(fā)生改變，使線圈的受力方向總是相同，線圈就可以不停地轉動下去了。換向器的作用：當線圈剛剛轉過平衡位置時，換向器能自動改變線圈中電流的方向，從而改變線圈受力方向，使線圈連續(xù)轉動。實際的直流電動機都有多個線圈，每個線圈都接在一對換向片上。除直流電動機外，生活中還經常用到交流電動機，交流電動機也是利用通電導體在磁場中受力來運轉的?？键c/易錯點3、電磁感應現(xiàn)象（1）電磁感應現(xiàn)象：閉合電路的部分導體在磁場中做切割磁

8、感線的運動，在導體中會有電流產生，這種現(xiàn)象稱之為電磁感應現(xiàn)象，產生的電流稱作感應電流（2）產生電磁感應現(xiàn)象的條件:一是導體是閉合電路的一部分，二是導體在磁場中做切割磁感線的運動（3）決定感應電流方向的因素：一是磁感線的方向，二是導體運動的方向（4）電磁感應中能量的轉化：機械能轉化為電能考點/易錯點4、交流發(fā)電機的工作原理和能量和轉化（1）原理：發(fā)電機是根據(jù)電磁感應的原理制成的（2）構造：交流發(fā)電機主要由磁鐵（定子）、線圈（轉子）、滑環(huán)和電刷構成的（3）能量轉化：機械能轉化為電能（4）交流電；方向和大小做周期性變化的電流叫做交流電（5）交流電的周期：電流發(fā)生一個周期性變化所用的時間，單位：秒（s

9、）（6）交流電的頻率：電流每秒發(fā)生周期性變化的次數(shù)，單位：赫茲（Hz）頻率和周期的數(shù)值互為倒數(shù)，我國交流電的周期0.02s，頻率是50Hz 三、例題精析【例題1】 【題干】關于下列四幅圖的說法正確的是（ ）A甲圖的實驗說明磁場能產生電流 B乙圖的實驗所揭示的原理可制成發(fā)電機 C丙圖是演示電磁感應現(xiàn)象的實驗裝置 D丁圖中麥克風應用了磁場對電流的作用 【答案】B【解析】A、圖甲是奧斯特實驗，通電后小磁針偏轉，說明了通電導線周圍存在磁場；所以A說法錯誤，不符合題意 B、圖乙是電磁感應實驗，根據(jù)此原理可以制成發(fā)電機；所以B說法正確，符合題意 C、圖丙是磁場對電流的作用實驗，通電后通電導體在磁場中受到力

10、的作用而運動；所以C說法錯誤，不符合題意 D、圖丁是動感線圈式話筒，當人對話筒說話時，引起膜片的振動，膜片的振動會引起線圈的運動，切割永磁鐵的磁感線而產生相對應的變化的電流，從而在揚聲器產生與說話者相同的聲音動圈式話筒是根據(jù)電磁感應原理工作的；所以D說法錯誤，不符合題意【例題2】 【題干】下列說法正確的是( )A電動機是利用電磁感應現(xiàn)象制成的 B電磁起重機是利用磁生電現(xiàn)象制成的 C發(fā)電機工作時將機械能轉化為電能 D通電螺線管的磁性強弱只與電流有關 【答案】C【解析】電動機是利用磁場對電流的作用制成的，故選項A是錯誤的；電磁起重機是利用電生磁現(xiàn)象制成的，選項B是錯誤的；發(fā)電機是利用電磁感應現(xiàn)象制

11、成的，其工作時將機械能轉化為電能，選項C是正確的；通電螺線管的磁性強弱與電流大小、線圈匝數(shù)多少和有無鐵芯有關，選項D是錯誤的。故本題正確選項是C?！纠}3】 【題干】如圖是探究“電磁感應現(xiàn)象”的實驗裝置。閉合開關S后，下列操作能使靈敏電流計指針發(fā)生偏轉的是A磁體、導體ab均保持不動 B磁體不動，導體ab沿豎直方向上下運動 C導體ab不動，磁體沿豎直方向上下運動 D磁體不動，導體ab沿水平方向左右運動【答案】D【解析】產生感應電流的條件是：閉合電路的一部分導體，在磁場中做切割磁感線運動，兩個條件必需同時具備。由本題圖可以看出具備條件閉合電路的一部分導體，由題意知本題正確選項是D?！纠}4】 【題

12、干】關于產生感應電流的條件，下列說法中正確的是 A只要導體在磁場中運動，就會產生感應電流 B只要導體在磁場中切割磁感線運動，就會產生感應電流 C閉合電路的一部分導體在磁場中運動，就會產生感應電流 D閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動，就會產生感應電流 【答案】D【解析】閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動，就會產生感應電流，這種現(xiàn)象叫做電磁感應現(xiàn)象。若導體在磁場中的運動沒有切割磁感線就不會產生感應電流，A選項說法不正確；導體在磁場中切割磁感線運動，若沒有形成閉合電路就不會產生感應電流，B選項說法不正確；閉合電路的一部分導體在磁場中運動，若不切割磁感線，就不會產生感應電流，C選項說

13、法不正確；閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動，就會產生感應電流，D選項說法正確，選填D。四、課堂運用【基礎】1. 如下圖所示，放在磁鐵中的線圈A和B，用導線串聯(lián)。當用力使線圈A向右運動時，發(fā)現(xiàn)懸掛著的線圈B也隨著擺動，此時線圈A、B各自的實驗原理與下列設備的工作原理相對應（） A電動機、電動機 B電動機、發(fā)電機 C發(fā)電機、發(fā)電機 D發(fā)電機、電動機【答案】D【解析】當用力使線圈A向右運動時，線圈A切割磁感線產生感應電流，因為線圈A和B，用導線串聯(lián)，所以線圈B中也有電流，線圈B在磁場中受力而運動。故選D2. 電磁感應現(xiàn)象是英國物理學家首先發(fā)現(xiàn)的探究這個現(xiàn)象應選用如圖中（填“甲”或“乙”）所

14、示的裝置進行實驗在這個現(xiàn)象中感應電流的方向與導體切割磁感應線運動的方向和方向有關；利用電磁感應現(xiàn)象可以制成機【答案】法拉第  甲   磁場   發(fā)電【解析】電磁感應現(xiàn)象是英國物理學家法拉第首先發(fā)現(xiàn)的，電磁感應是發(fā)電機的原理，感應電流的方向與導體切割磁感應線運動的方向和磁場方向有關；甲圖是驗證電磁感應的電路，乙圖是驗證磁場對電流的作用的電路。3. 如圖是電磁繼電器的構造和工作電路示意圖要使電磁鐵對銜鐵的吸引力變大，以下做法可行的是（）A去掉電磁鐵線圈中的鐵芯 B減少電磁鐵線圈的匝數(shù)C適當增大電源A的電壓 D適當增大電

15、源B的電壓【答案】C【解析】試題分析：A選項，去掉電磁鐵線圈中的鐵芯，會使磁性變弱，所以A不正確。B選項，減少電磁鐵線圈的匝數(shù)，電磁鐵的磁性減弱，所以B不正確。C選項，增大電源A的電壓，可以增大通過電磁鐵的電流從而增強電磁鐵的磁性，所以C正確。D選項，增大電源B的電壓，不會影響通過電磁鐵的電流，不會改變電磁鐵的磁性，所以D不正確。正確的選擇是C。考點：電磁鐵【鞏固】4.如圖所示的兩個模型，其中_圖是電動機的模型，要想改變線圈轉動方向可以改變磁場方向或_【答案】甲；電流方向【解析】電動機和發(fā)電機模型的區(qū)別是電動機的外電路中有電源，發(fā)電機的外電路中沒有電源，所以甲是電動機模型；線圈的轉動方向與電流

16、方向和磁場方向有關，所以要改變轉動方向可以改變磁場方向或電流方向。5. 如圖裝置，它的外部并聯(lián)了兩個發(fā)光二極管，二極管是用材料制成的當轉動該裝置手柄是地，二極管發(fā)光，則該裝置是一臺（選填“發(fā)電機”或“電動機”），它的工作原理是 【答案】半導體；發(fā)電機；電磁感應原理【解析】二極管和三極管都是要半導體制成的，塑料管中的磁鐵來回運動，使線圈相對于磁鐵做切割磁感線運動產生感應電流，所以電磁翹翹板中發(fā)光二極管輪流發(fā)光是根據(jù)電磁感應原理工作的，發(fā)電機也是根據(jù)這一原理工作的【拔高】 6. 如圖所示，abcd是一個“U”型金屬導軌，pq是一根金屬棒，可以在金屬導軌上滑動。金屬導軌處于一個蹄形磁鐵中，一重物通過

17、定滑輪的細繩與金屬棒相連，整個裝置置于水平桌面上并處于靜止狀態(tài)。當重物開始下落且pq在磁場內運動的過程中( ) A回路中有電流，此過程電能轉化為機械能 B回路中無電流，此過程電能轉化為機械能 C回路中有電流，此過程機械能轉化為電能 D回路中無電流，此過程機械能轉化為電能 【答案】C【解析】感應電流產生的條件是：閉合電路的一部分導體在磁場中作切割磁感線運動；導體棒pq是閉合電路adpq的一部分，當物體上落時，pq作切割磁感線運動，因此回路中會產生電流，過程中機械能轉化為電能；本題答案選C.7. 小明將直流電動機模型接入電路，閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電動機不工作。他用手輕輕地碰了一下線圈后，直流電動機模型

18、開始正常轉動，其原因可能是（）A直流電動機的銅半環(huán)與電刷接觸不良 B電源電壓太低 C線圈剛好處于平衡位置 D線圈中的電流太小 【答案】C【解析】A、接觸不良，形成開路，電路中沒有電流，形不成通電導體，故電動機始終不會工作不符合題意； B、若是線圈兩端的電壓太低，即線圈中的電流很小，線圈所受的磁場力小于摩擦力時，即使我們輕推一下，電動機也不會轉動，不符合題意； C、平衡位置時電動機的轉子和定子形成了開路，導體中沒有電流通過，磁場對其沒有作用力，電動機不會轉動，但是用手輕輕地碰了一下線圈后，線圈越過平衡位置，繼續(xù)轉動；符合題意； D、若是線圈中的電流太小，同樣線圈所受的磁場力小于摩擦力時，即使我們

19、輕推一下，電動機也不會轉動，不符合題意；8、為保證潤揚大橋以及過橋車輛的安全，工作人員在橋的入口處安裝了“超載檢測報警系統(tǒng)”檢測時，當車輛重量小于1×105N時，綠燈亮、紅燈滅，表示可以通行；當車輛重量大于等于1×105N時，紅燈亮、綠燈滅，表示禁止通行系統(tǒng)中的電路元件如圖（甲）所示，其中壓敏電阻Rx在檢測時承受車輛的全部重量，它的阻值隨所受壓力F變化的圖像如圖（乙）所示；R0為定值電阻；電磁繼電器線圈上標有“10 40mA”.當流過線圈的電流大于等于30mA時，通電線圈的作用效果大于彈簧的作用效果，銜鐵被吸下，動觸點P和靜觸點M斷開并和靜觸點N接通；電池組的電壓為6V；綠

20、燈規(guī)格為“220V 40W”，紅燈規(guī)格為“220V 60W”.(1) 請在圖（甲）中用筆畫線代替導線完成電路連接（2）電磁繼電器線圈上標有“10 40mA”,它的意思是指線圈的電阻是10，允許通過的_（選填“最大”“最小”）電流是40mA，超過了會燒壞線圈.（3）根據(jù)分析可以知道：_（A/B）燈是紅燈.（4）定值電阻R0的阻值為多大？（5）一輛大型貨車停在檢測裝置上5分鐘，因其嚴重超載導致電磁繼電器線圈中電流太大而被燒壞，超載車輛的總重至少是多大？這段時間內指示燈消耗的電能是多少？【答案】：（1）如圖所示；（2）最大；（3）B；（4）定值電阻R0的阻值為90；（5）超載車輛的總重力至少是2×105N，這段時間內指示燈消耗的電能是1.8×104J【解析】：（1）由題意知壓敏電阻Rx的阻值可以控制電磁繼電器工作位置，所以應把Rx串聯(lián)在電路中，連接電路如答案所示；（