沪粤版物理第十七章电动机与发电机思维

01思维导图

02要点总结

知识要点一：电动机

1.磁场对通电导线的作用

(1)力的方向和电流方向有关。

(2)力的方向与磁感线方向有关。

2.电动机的基本构造

（1）转子：能够转动的部分。

（2）定子：固定不动的部分。

3.直流电动机为什么需装换向器？

当线圈转到如图所示位置时，ab边和cd边受的磁场力恰好在同一条直线上，而且大小相等，方向相反，线圈在这个位置上受到相互平衡的两个磁场力的作用，所以不能连续转动下去。如何才能使线圈连续转动下去呢？我们设想线圈由于惯性而通过平衡位置，恰在这时使线圈与电源线的两个接头互换，则线圈中的电流方向改变，它所受的磁场力的方向变成与原来的方向相反，从而可使线圈沿着原来旋转方向继续转动。因此，要使线圈连续转动，应该在它由于惯性刚转过平衡位置时，立刻改变线圈中的电流方向。能够完成这一任务的装置叫做换向器。其实质是两个彼此绝缘铜半环。

知识要点二：磁生电

1.电磁感应：闭合电路的部分导体在磁场中切割磁感线运动就会产生感应电流的现象。

2.产生感应电流必须同时满足三个条件：

（1）电路是闭合的；

（2）导体要在磁场中做切割磁感线的运动；

（3）切割磁感线运动的导体只能是一部分，三者缺一不可。如果不是闭合电路，即使导体做切割磁感线运动，导体中也不会有感应电流产生，只是在导体的两端产生感应电压。

3.感应电流的方向：感应电流的方向跟导体切割磁感线运动方向和磁感线方向有关。因此要改变感应电流的方向，可以从两方面考虑，一是改变导体的运动方向，即与原运动方向相反；二是使磁感线方向反向。但是若导体运动方向和磁感线方向同时改变，则感应电流的方向不发生改变。

4.发电机

发电机的原理是电磁感应，发电机的基本构造是磁场和在磁场中转动的线圈。其能量转换是把机械能转化为电能。

知识要点三：电磁感应现象、发电机

图片解读

（1）闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流。如果导体在磁场中静止不动，或导体顺着或逆着磁感线方向运动，导体中就不会产生电流。如果电路不闭合，即使导体切割磁感线，电路中也不会产生电流，这时只在导体两端产生电压。

（2）产生的电流的方向与导体运动的方向和磁感线的方向有关，如果只改变导体运动的方向，或只改变磁感线的方向，电流的方向会随着改变；如果导体运动的方向和磁感线的方向同时改变（反向），则电流的方向不变。

（3）研究电流方向与导体运动的方向和磁感线方向之间的关系，应该用控制变量法设计实验方案、分析实验现象、描述实验结论。

（4）在电磁感应现象中，机械能转化为电能。

（5）在电磁感应现象中，导体切割磁感线的速度越快、磁场越强，切割磁感线的导体越粗或越多，电路中产生的电流也就越大。

03典例精析

例题1：关于直流电动机和发电机，下列说法正确的是（）

A.电动机是利用磁场对电流作用的现象制成的，工作时把机械能转化为电能

B.发电机是利用法拉第的发现制成的，工作时把机械能转化为电能

C.电动机是利用电磁感应现象制成的，工作时把电能转化为机械能

D.交流发电机和直流电动机构造相同，因此它们的工作原理是一样的

B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，这种现象叫做电磁感应，利用这种现象制成了发电机，实现机械能转化为电能。通电线圈在磁场里受到力的作用，在磁场里会发生转动，利用这一现象发明了电动机，实现了电能转化为机械能。

例题2：如图所示，闭合电路的一部分导体在磁极间运动，图中小圆圈表示导体的横截面，下列说法中正确的是（）

A.图a和图b的导线中电流方向相同

B.图b和图c的导线中电流方向相同

C.图b和图c的导线中电流方向相反

D.图a和图c的导线中电流方向相同

B感应电流产生的条件：①闭合电路里的一部分导体；②在磁场中做切割磁感线运动.由图可知，a、b、c中导线都在磁场中做切割磁感线运动，且又是闭合电路里的一部分导体，所以导线中都有感生电流产生。图a、b中导体运动方向相同，但磁感线方向相反，故电流方向相反。图b、c中导体运动方向和磁感线方向都相同，故电流方向也相同。

例题3：如图所示装置，闭合开关，将导体a沿导轨水平向右移动，导体b也随之向右运动起来。下列说法中正确的是（ 　　）

A．装置左侧的原理是电流的磁效应

B．装置左侧的应用实例是电动机

C．装置右侧的原理的能量转化是：电能转化为机械能

D．当a水平向左移动，b的运动方向不变

利用电磁感应和通电导体在磁场中受力的有关知识逐个分析四个选择项，从而得到答案。

C

（1）闭合开关，导体a和b组成一个闭合电路，闭合电路的一部分导体a在磁场中进行切割磁感线运动，闭合电路中有了感应电流，这种现象是电磁感应现象；（2）电路中有了感应电流之后，感应电流经过导体b，导体b成为通电导体在磁场中受力而运动，这是电动机的工作原理；A、装置左侧的原理是电磁感应的原理；生活中的应用是发电机，故A错误；B、装置左侧的原理是电磁感应；生活中的应用是发电机，故B错误；C、右侧的原理是利用通电导线在磁场中受力的作用的原理；能量的转化是：电能转化为机械能，故C正确；D、装置右侧的原理是磁场对通电导体的作用；当a水平向左移动，即电流的方向改变，所以b的运动方向改变，故D错误；故选C。

例题4：发电机的工作原理_______。能说明直流电动机工作原理的是图中的_____图。

电磁感应乙

发电机是利用电磁感应现象制成的，甲图中没有电源，线圈做切割磁感线运动会产生电流，说明的是发电机的原理。乙中有电源，通电后磁场中的线圈会受力运动，乙说明的是直流电动机的工作原理。

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