第四章《电和磁》（第4～5节）知识解读一、电动机磁场对通电导体和线圈的作用1.通电导体在磁场中会受到力的作用①所受到力的方向与电流方向和磁场（磁感线）方向有关，当电流方向或磁场方向中有一个改变时，所受力的方向将改变，当两者同时改变时，受力方向将不变；②所受到力的大小与电流大小和磁场强度有关。

2.通电线圈在磁场中会发生转动①由于通电线圈对边电流方向相反，所以受力方向相反，当此两个力与线圈不在同一个平面内时，线圈将会转动；②当线圈平面与磁场方向垂直时，对边受力方向与线圈在同一个平面内，此时线圈将不会发生转动，线圈处于平衡位置；③通电线圈在磁场中转到平衡位置时，会在平衡位置附近来回摆动，最后静止在平衡位置，这是因为线圈转过平衡位置时，受到力的方向与运动方向相反，从而将线圈拉回到平衡位置。

3.通电导体在磁场中的运动和通电线圈在磁场中的转动都是将电能转化为机械能。

直流电动机1.换向器①作用：使线圈在利用惯性转过平衡位置的时候，线圈中的电流方向发生改变，线圈受力方向与线圈的运动方向保持一致，从而使线圈能一直转动下去；②构造：由两个铜制半环制成。

2.直流电动机（使用直流电源的电动机）①构造：由定子与转子构成，定子是电动机中固定的部分，转子是电动机中转动的部分；②原理：利用通电线圈在磁场中转动的原理制成；③能量转化形式：将电能转化为机械能。

3.交流电动机（使用交流电源的电动机）：构造、原理和能量转化形式与直流电动机相同。

二、磁生电电磁感应1. 1831年英国物理学家法拉第发现了磁生电—电磁感应现象；2. 电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应现象，产生的电流叫感应电流。

3. 产生感应电流的条件：①必须是闭合电路（只有闭合电路才可能有电流），否则切割磁感线时只能产生感应电压；②必须是闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动，如果整个电路都在磁场中运动，则可能不会产生感应电流；③闭合电路的部分导体必须是做切割磁感线运动才会产生感应电流，所谓切割磁感线运动是指导体的运动方向与磁感线方向不平行（不必垂直），此时导体的运动就是切割磁感线运动。

4.产生的感应电流的方向与磁场方向和导体的运动方向有关，所以做实验时如果导体来回运动，我们就会看到电流表的指针左右摆动。

5.产生的感应电流的大小与磁场强度、导体切割磁感线的速度和导体的数量（有时是线圈的匝数）有关。

6.电磁感应现象中能量的转化形式是将机械能转化为电能。

交流发电机1.发电机的工作原理：电磁感应。

2.发电机的能量转化形式：机械能转化为电能。

3.发电机的构造：转子和定子，转子即为发电机中转动的部分，定子是不转动的部分。

4.线圈在磁场中转动一周的过程中，当线圈平面与磁场方向垂直（此时线圈上下两边的运动方向与磁场方向平行）时，线圈中没有电流产生，且线圈转动一周，电流方向改变两次。

5.实际使用的大型发电机中的转子不是线圈（线圈是由多匝铜线绕制而成，因此很重），而是电磁铁。

大型发电机一般采用线圈不动、磁极旋转的方式来发电的。

点击《电动机》例1在物理学中，用 表示电流的方向垂直于纸面向里，⊙表示电流的方向垂直于纸面向外。

如图所示，甲图表示直导体a在磁场中受到一个既跟电流方向垂直，又跟磁感线方向垂直的水平向左的磁场力F，乙图所示的四种情况中，通电导体b受到的磁场力方向水平向左的是（）分析：通电导体在磁场中受力的方向取决于导体中的电流方向和磁感线方向。

将甲图逆时针旋转90°可得A图，故A图通电导体受到的磁场方向向下；B图相对甲图来说，磁场方向改变，电流方向不变，受力方向应该变为与原来相反，所以B图中导体的受力方向水平向右；C图相对于甲图来说，电流方向和磁场方向都改变，故受力方向不变，磁场力仍水平向左；D图相对于甲图，磁场方向不变，电流方向改变，所以导体受力方向也与甲图相反，即D图中的导体受力方向水平向右。

答案：C例2如图所示的实验中，闭合开关后，导体棒ab向右运动，这说明____________对通电导体有力的作用；若要使ab棒向左运动，你的方法是_______________________。

分析：闭合开关后，导体ab中有了电流，导体棒的运动说明了磁场对电流有力的作用，通过课堂演示实验可知，通电导体在磁场中受力的方向与磁场的方向和电流的方向有关，若只改变两个因素中的一个因素，则通电导体的受力方向就改变，若同时改变两个因素则受力方向不变。

答案：磁场改变电流的方向或者改变磁场的方向例3要改变直流电动机的转动方向，可采用的措施是：（）A. 增大或减小线圈中的电流强度B. 增强或减弱电动机里的磁场C. 改变线圈中的电流方向，或对调磁铁的磁极D. 改变线圈中的电流方向，同时对调磁铁的磁极分析：电动机的原理是磁场对电流的作用，而作用力的方向的方向与导体中电流的方向和磁场方向两个因素有关，两个因素中只改变一个因素，作用力的方向就会与原来的方向相反，同时改变两个因素，则作用力方向不变，因此正确选项为C。

例4如图所示是课本中的几个实验．演示磁场对通电导体有力的作用的是（）分析：A图演示的是通电螺线管周围存在磁场，B图中电风扇转动，小灯泡发光，是将机械能转化为电能，而磁场对通电导体的作用是将电能转化为机械能；C图演示的是电流周围存在磁场（奥斯特实验），D图演示的是磁场对通电导体有力的作用。

答案：D例5如图所示，是小明同学探究“磁场对通电导体的作用”的实验装置，ab是一根金属棒，通过金属导轨连接到电路中，闭合开关后，金属棒没有运动（仪器、电路都完好），要想使金属棒运动起来，下列措施可行的是（）A.将蹄形磁体的N、S极对调B.换用磁性强一些的蹄形磁体C.换用能提供较大电流的直流电源D.使用轻质金属棒，减小金属棒与导轨之间的摩擦力分析：金属棒没有运动，说明金属棒受到的磁场力太小或者是金属棒与导轨之间的摩擦力太大，而通电导体在磁场中受到的力的大小与磁场的强弱和电流的大小有关，要增大通电导体在磁场中受到的力，应该增强磁场强度或者增大导体中的电流，因此可换用磁性强一些的蹄形磁体，或换用能提供较大电流的直流电源；摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关，要减小金属棒与导轨之间的摩擦力，可减小对导轨的压力，使用轻质金属棒。

答案：BCD。

《磁生电》的疑难解析例1图6是小明同学为了探究闭合电路的一部分导体在磁场中运动时，产生感应电流方向与哪些因素有关的实验情景(图中箭头表示导体的运动方向)．下列分析比较，结论正确的是（）A．比较图a和b，说明感应电流方向与磁场方向有关B．比较图b和c，说明感应电流方向与导体运动方向有关C．比较图a和c，说明感应电流方向与磁场方向和导体运动方向均无关D．由图d可得出结论：感应电流方向与导体是否运动无关分析：通过a、b两图比较可以看出，导体的运动方向相同，而磁场的方向相反，电流表的指针偏转方向相反，说明感应电流的方向与磁场方向有关；图b与图c中磁场方向相同，而导体的运动方向相反，电流表指针方向相反，说明感应电流的方向与导体运动的方向有关；图a与图c中磁场与导体运动方向均不同，故不能判断；图d中，导体没有做切割磁感线运动，不能产生感应电流，因此应选A、B。

答案：AB例2如图所示的四个演示实验中，能够说明发电机原理的是（）分析：发电机的原理是电磁感应现象，是将机械能转化为电能，A是奥斯特实验验证了通电直导线周围产生磁场，而B和D是磁场对电流的作用，只有C是将机械能转化为电能，是发电机的原理。

答案：C例3如图所示是探究电磁感应现象的实验装置，装置中的直铜线ab通过导线接在灵敏电流计的两接线柱上，当让ab迅速向上运动时，电流表指针__________（选填“偏转”或“不偏转”）；实验时开关应该__________，实验结果表明____________________。

分析：当ab迅速向上运动时，导体不切割磁感线，导体中不产生感应电流，电流表指针不偏转；将ab改为向左运动时，导体切割磁感线运动，导体中产生感应电流，电流表指针发生偏转；实验时开关应该闭合，从实验结果可以看出，当闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流。

答案：不偏转闭合闭合电路的一部分导体，在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生感应电流例4如图所示，是小明同学探究“怎样产生感应电流”的实验装置．其中ab是一根铜棒，通过导线连接在灵敏电流计的两接线柱上．实验时发现，无论怎样水平移动金属棒，电流计指针都没有明显偏转(仪器、接触都完好)．请从两个方面提出改进措施，以使指针偏转明显：①②分析：在电磁感应现象中：①使导体切割磁感线的速度增大；②使导体切割磁感线的速度与磁感线方向垂直；③加强永磁体的强度；④增加切割导体的条数；⑤增大切割导体的有效长度等等，都会增大产生的感应电流。

题中“无论怎样水平移动金属棒，电流计指针都没有明显偏转”排除了①②⑤的可能因素。

答案：换用强磁铁将ab换为多根导线例5如图所示，闭合开关，通电螺线管的上端为极，将滑动变阻器滑片向右滑动，弹簧将（选填“伸长”或“缩短”）。

如果用电流表替代虚线框内仪器，然后将条形磁体迅速插入线圈中，与之相连的电流表的指针会发生偏转，这是现象。

分析：本题结合动态电路分析考查通电螺线管，为常见题型。

解题时由电流方向结合螺线管绕线方式判定其上端为N极，故对其上方磁体为引力，电磁铁磁性强弱与电流大小有关，当滑片向右滑时，导致接入电路阻值增加，电流变小，电磁铁磁性减弱，对上方磁体引力减小故弹簧缩短。

而后者因为电流表指针偏转可判定有电流通过，即为电磁感应现象。

答案：N 缩短电磁感应即时训练1、1831年，英国著名物理学家发现了电磁感应现象，导致了的发明，从而开辟了人类电的时代。

2、__________________________这种现象叫做电磁感应，_____________叫做感应电流。

3、如果电路不是闭合的，即使导体在磁场里做切割磁力线运动也不会产生______________，只在导体的两端产生______________。

4、在“磁场对通电导线的作用”中发现：通电导体在磁场中所受到力的方向与和有关。

如果改变其中的一个量，受力方向将；如果两个量的方法同时改变，则受力方向将。

（改变或不变）。

5、在电磁感应现象中_____________能转化为____________能。

6、换向器的作用是：改变线圈中的，从而改变导体在磁场中的，使线圈在磁场中能连续转动。

7、我国照明电路所用交流电的周期秒，频率赫兹，每秒钟电流方向改变是次。

用一台手摇发电机给一个灯泡供电，线圈转得越快，灯泡越，能量从能转化为能。

8、实际使用的大型交流发电机结构与模型有所不同，但仍是由和两部分组成。