科学 八年级下册 第3节 电动机及其应用 一、探究磁场对通电导体的作用 提出问题 通电导体在磁场中是否受力的作用 取两根光滑的金属杆,组成一个金属轨道,将它放在磁场当中,再取一轻质金属杆,放在金属轨道上,将金属杆 设计实验 连入电路中,开关断开时,观察金属杆是否运动;闭合开关,观察金属杆是否运动;改变电流的方向,观察金属杆 的运动情况;再改变磁场的方向,观察金属杆的运动情况 实验器材 电源、开关、导线、金属轨道、金属杆、蹄形磁铁、滑动变阻器 (1)将所需器材按如下图所示的电路连接好;(2)将金属杆横放在金属轨道上,观察金属杆是否运动;(3)闭合开 关,观察金属杆是否运动,运动方向如何;(4)改变电流的方向,观察金属杆是否运动,运动方向如何;(5)保持电 实验步骤 流方向不变,改变磁场的方向,观察金属杆的运动情况;(6)同时改变电流方向和磁场方向,观察金属杆的运动 情况 实验电路 电流方向 无 A→B B→A A→B B→A 实验记录 磁场方向 上→下 上→下 上→下 下→上 下→上 金属杆运动情况 不动 向左移动 向右移动 向右移动 向左移动 通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向跟导体中的电流方向和磁场方向有关,当电流方向或磁场方向与原 实验结论 来相反时,力的方向也与原来相反;当电流方向和磁场方向同时改变时,力的方向不变 例1 如图所示,使线圈位于两磁极间,线圈通电后: 甲 乙 丙 (1)图甲中电流方向是a→b→c→d,已知cd 段导线受到的磁场力方向竖直向下,请在图甲中用箭头标 出ab段导线受到的磁场力方向。ab、cd 段导线受到的磁场力将使线圈绕虚线所示的轴沿 (填“顺 时针”或“逆时针”)方向转动。 (2)当线圈转到图乙的位置时,线圈平面与磁感线方向垂直,电流方向不变,此时ab和cd 段导线受到的 磁场力 (填“促进线圈按原方向转动”“阻碍线圈转动”“大小相等、方向相同”或“大小相等、方向相 反”)。 (3)线圈从图甲转到图乙时,由于惯性,会继续转动到如图丙所示位置,此刻ab、cd 段导线受到的磁场 力 (填“使线圈按原方向转动,实现持续转动”“使线圈反方向转动,最终静止 在图乙位置”或“使线圈反方向转动,最终静止在图甲位置”)。 【分析】 (1)、(2)ab段导线中的电流方向与cd 段相反,电流大小相同,磁场方向和大小相同,所以ab 段导线与cd 段导线所受磁力大小相等、方向相反。(3)对比图甲可知,图丙中ab段导线所受磁力方向向上, 1 51 拓展与培优 cd 段导线所受磁力方向向下,所以线圈会逆时针转动,由于摩擦力等因素的作用,线圈最终会静止在平衡位 置即图乙的位置。 例2 如图所示的甲、乙两图中的矩形线圈,现在给它们通电,则下列说法正确的是 ( ) 甲 乙 A.甲中线圈转动,乙中线圈不转动 B.乙中线圈转动,甲中线圈不转动 C.甲、乙中的线圈都会转动 D.甲、乙中的线圈都不会转动 【分析】 根据图示可知,甲中线圈电流方向相反,所以ab 边和cd 边受力方向相反,并且不在同一条直 线上,又因为电流大小相同,所以受力大小也是相等的,故这两个力不是一对平衡力,所以线圈转动;乙中线 圈处于平衡位置,受到平衡力的作用,故不会转动。 【拓展】 左手定则 定义:左手平展,让磁感线穿过手心,使大拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内。把左手 放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,手心面向N极(叉进点出),四指指向电流所指方向,则大拇指的方向 就是导体受力的方向。 图上虚线箭头表示磁力线方向,灰色箭头表示电流方向,黑色箭头表示导体的运动方向 二、电动机的原理 直流电动机是根据通电线圈在磁场中受到力的作用而发生转动的原理制成的,它在工作时将电能转化为机 工作原理 械能 直流电动机主要由两部分组成,即能够转动的线圈和固定不动的磁体。在电动机里,能够转动的部分叫转子, 固定不动的部分叫定子,电动机工作时,转子在定子中飞快地转动。如图 ... ...
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