第三节电动机
【要点精讲】
一、电动机
1.磁场对通电导体的作用
(1)通电导体在磁场中受到的作用
①实验：如图所示，当开关闭合时，导体ab中有电流通过，导体ab向左移动，说明abs受磁铁的磁场力作用；保持磁场方向不变，改变ab中的电流方向，导体ab向右移动，说明导体ab受力方向与电流方向有关；若保持ab中电流方向不变（仍从a向b，而改变磁场方向（把磁铁的N，S极翻转），导体ab也向右移动，说明导体受力方向与磁场方向有关。

在此现象中，导体ab消耗电能得到机械能。

②通电导体在磁场中受力原因
磁体周围存在磁场，把一个磁体跟另一个磁体接近时，它们之间发生力的作用，这种作用实际上是磁体之间磁场而发生的，通电导体周围也存在磁场，把一个磁体和一个通电导体接近时，磁体会受到力的作用，而力的作用是相互的，通电导体也受到磁体力的作用，这种作用也是通过磁场发生的，因此磁场对电流产生力的作用，实质上是磁体间通过磁场而发生的相互作用。

③磁体对电流的作用与哪些因素有关
跟电流有关，当磁场不变时，电流越大，通电导体受力越大；电流方向改变时，导体受力方向也随之改变，且作用力的方向始终与电流方向垂直。

②跟磁场有关，当电流不变时，磁场越强，通电导体受力越大，磁场方向改变时，通电导体受力方向也随之改变，且作用力方向始终与磁场方向垂直。

④实验：如图所示，把一个线圈放在磁场里，闭合开关，接通电源，让电流通过线圈，观察发生的现象。

对于甲：ab边由于电流方向由a流向b，磁感线方向由N极指向S极，因此ab边受力方向向上，cd边由于电流方向由c流向d，磁感线方向由N极指向S极，因此cd边受力方向向下，由此可见线圈应绕轴心顺时针旋转。

对于乙圈：由于线圈ab边与cd边受力大小相等，而且在一条直线上，方向相反，因此这个位置是线圈的平衡位置，当线圈转动到乙图所示的平衡位置时线圈会左右摆动而最终停在此位置上。

实验结论：通电线圈在磁场中受力而转动，转动到平衡位置会静止，而不能持续转动。

二、电动机的基本构造和原理
1.基本构造：由两部分组成，线圈和磁体。

(1)转子：能够转动的部分叫转子（转动的线圈就是转子）。

(2)定子：固定不动的部分叫做定子（磁体固定不动）。

2.换向器
(1)构造：由两个铜制半环构成如图所示，
其中F和E是两个铜制半环叫换向器，与电动机中的线圈两端连接，它们彼此绝缘，并随线圈一起转动，A和B是电刷，它们跟半环接触，使电源盒线圈组成闭合电路。

(2)作用：能自动改变线圈中的电流方向，使线圈能连续转动，即不论是线圈的哪个边只要靠近S极都能使电流从读者向纸内的方向流去，这时它的受力方向总是相同的，线圈可
以不停地转动下去。

3.电动机的种类
(1)直流电动机和交流电动机；它们的原理和构造相同，供电方式不同。

(2)原理：通电线圈在磁场中受力转动，实现了电能转化为动能（机械能）。

4.如图所示是直流电动机的工作原理图。

三、生活中的电动机
1.交流电动机，用电网供给交流电。

例如：电风扇、洗衣机、电表箱等家庭用电器中的电动机。

2.直流电动机：用直流电源供给直流电。

例如：电动玩具、录音机等小型用电器。

四、电动机优点：构造简单、控制方便、体积小、效率高、污染小。

【相关链接】
电动机使用了通电导体在磁场中受力的作用的原理，发现这一原理的的是丹麦物理学家—奥斯特，1777年8月14日生于兰格朗岛鲁德乔宾的一个药剂师家庭。

1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。

1801～1803年去德、法等国访问，结识了许多物理学家及化学家。

1806年起任哥本哈根大学物理学教授，1815年起任丹麦皇家学会常务秘书。

1820年因电流磁效应这一杰出发现获英国皇家学会科普利奖章。

【典型分析】
1.要改变通电导体在磁场中的受力方向，下列办法中可行的是 ( )
A.增大通电导体中的电流
B.减小通电导体两端的电压
C.改变通电导体中的电流方向
D.同时改变导体中的电流方向和磁场方向
【答案】C
【解析】本题考查对通电导线在磁场中受力的方向跟电流的方向、磁感线的方向之间的关系的理解和掌握．解题的关键是明确：当磁感线的方向不变时，电流的方向变得相反，通电导线受力的方向也变得相反；当电流的方向不变，磁感线的方向变得相反，通电导线受力的方向也变得相反．当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．2.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．加大原来磁场的磁性
【答案】ABD
【解析】电动机的转速与磁力的大小有关，对于相同的线圈，每边受的磁力随电流强度、磁场强度增大而增大。

故A、B、D三种方法都有可能增大电动机的转速
【中考案例】
1.（2010年九江）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，将电能转化为机械能
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
【答案】BC
【解析】直流电动机是在通电时工作的，是将电能转化为机械能的机器，所以选项B是正确的，而A是错误的，为了保证直流电动机中的线圈在一周之内转动的过程中，线圈中的电流方向正好改变，使线圈能沿着同一方向继续转动，必须有一个改变电流方向的装置——换向器，换向器必须由两部分组成且彼此绝缘，能随线圈一起转动，所以选项C是正确的，直流电动机的转动方向由电流方向和磁场方向两个方向决定，因此如果同时改变电源正负极和磁场方向，直流电动机的转动方向仍不变，所以选项D不正确。

2.（2010年铜陵）在如图所示中关于甲、乙两图正确的说法是（）
A.利用图甲所示实验的原理可制成电动机
B.利用图甲所示实验的原理可制成发电机
C.图甲是研究电磁感应现象的装置
D.图乙研究的现象中可将电能转化为机械能
【答案】A
【解析】由图甲可知，此实验的现象是导体AB通电后在磁场中受力产生运动，利用该实验的原理可制成的是电动机，故A正确。

而B、C是错误的。

图乙研究的是电磁感应现象，当开关闭合后，如果导体在磁场中做切割感线运动，电路中产生感应电流，电流表指针摆动，在这一现象中，是机械能转化为电能，所以D错。