第2课时 电动机
知识点一 电动机的基本构造 精练版P43
1.电动机的基本构造:电动机由能够转动的线圈和固定不动的磁体组成。
在电动机里,能够转动的部分叫做转子,固定不动的部分叫做定子。电动机工作时,转子在定子中飞快地转动。
2.探究通电线圈在磁场中会怎样运动。
探究实验:按照如图所示,把一个线圈放在磁场里,接通电源,让电流通过线圈,观察发生的现象。
探究发现:接通电源,会看到线圈开始转动,但是不能连续转动,在图乙所示位置左右摆几下,最后停在图乙所示的位置。
探究分析:在图甲中,线圈开始通电时,ab和cd两边在同一磁场中,电流方向相反,因此受到磁场的作用力方向相反。ab边受到向上的力,cd边受到向下的力,这两个力不在同一直线上,于是就使线圈开始转动。当转到图乙所示位置时,线圈受到的两个力在同一条直线上,大小相等、方向相反,彼此平衡,这一位置称为线圈的平衡位置。但由于惯性线圈会越过平衡位置转到图丙所示位置,此时,ab边受到向上的力,cd边受到向下的力,两个力大小相等、方向相反,不能使线圈继续顺时针转动,反而要使线圈反向转动,使其再回到图乙所示位置。
原因剖析:线圈不能连续转动,是因为线圈越过了平衡位置以后,受到的力要阻碍它的转动。要使线圈连续转动起来,必须使线圈越过平衡位置时,能够及时改变线圈中两边的受力方向。
解决方案:①线圈越过平衡位置后停止对线圈供电,让线圈靠惯性转过后半周,这样线圈的转动不平稳,动力弱。
②在线圈转动的后半周,设法改变电流的方向,使线圈在后半周也获得同方向转动的动力,线圈会平稳、有力地转动下去。实际的电动机是通过换向器来实现这一目的的。
3.换向器
(1)构造:换向器由两个铜半环组成,两个铜半环与线圈相连接,可随线圈一起转动。两个电刷分别跟两个彼此绝缘的铜半环接触,使电源和线圈组成闭合电路。
(2)作用:每当线圈转过平衡位置时,自动改变通入线圈中的电流方向,使线圈连续转动起来。
4.直流电动机
(1)定义:利用直流电源供电的电动机叫直流电动机。
(2)原理:直流电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。它在工作时将电能转化为机械能。
(3)构造:直流电动机主要由磁体、线圈、换向器和电刷等构成。
(4)工作过程:如图所示为直流电动机的工作过程。
甲:
线圈处于此位置时,半环2跟电刷4接触,半环1跟电刷3接触,通电后电流从半环2流入线圈,线圈的AB边受到一个向上的力,CD边中的电流方向与AB边中的电流方向相反,磁场方向相同,故CD边受到一个向下的力,所以线圈沿顺时针方向转动。
乙:
线圈转至平衡位置时,两电刷跟两个半环间绝缘部分接触,线圈中无电流,线圈不受力的作用,但线圈由于惯性会越过平衡位置,继续向前转动。