第八章 · 第四节
电动机
磁场对通电导线的作用 · 受力方向 · 电动机原理 · 换向器
📖 知识点学习
🎯 学习目标
- 知道磁场对通电导线有力的作用
- 理解受力方向与电流方向和磁场方向的关系
- 掌握电动机的工作原理
- 理解换向器在直流电动机中的作用
知识点一：磁场对通电导线有力的作用
⚡ 磁场对电流的作用
实验表明：通电导线在磁场中会受到力的作用。
这个力的方向与电流方向和磁场方向都有关。
💡 受力方向的规律
- 只改变电流方向，受力方向改变
- 只改变磁场方向（对调磁极），受力方向改变
- 同时改变电流方向和磁场方向，受力方向不变
- 受力方向始终与电流方向和磁场方向都垂直
知识点二：电动机原理
🔧 电动机原理
电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动的原理制成的。
通电线圈在磁场中受到力的作用，由于线圈两边电流方向相反，受力方向也相反，形成力矩，使线圈转动。
电动机将电能转化为机械能。
知识点三：换向器的作用
🔄 换向器
换向器由两个半圆铜环组成，与电刷配合使用。
作用：当线圈转过平衡位置（线圈平面与磁场垂直的位置）时，换向器自动改变线圈中的电流方向，使线圈能持续转动。
💡 换向器的工作过程
- 线圈每转过半圈，换向器就改变一次电流方向
- 使线圈两边受到的力始终维持同一方向的力矩
- 没有换向器，线圈转到平衡位置就会停下来
- 换向器是直流电动机能持续转动的关键部件
知识点四：电动机的分类与应用
电动机应用：电风扇、洗衣机、电冰箱、电动车、工业机械等
电动机优点：效率高、污染小、控制方便、启动快
能量转化：电能 → 机械能（部分转化为热能）
🧪 互动实验：通电导线在磁场中受力
💡 调节电流方向和磁场方向，观察导线受力方向的变化
电流方向
向右
磁场方向
N上S下
受力方向
向外
能量转化
电能→机械能
📋 实验结论
通电导线在磁场中受到力的作用。只改变电流方向或只改变磁场方向，受力方向都会改变；同时改变两者方向，受力方向不变。受力方向与电流方向和磁场方向都垂直。电动机就是利用这个原理，使通电线圈在磁场中持续转动，将电能转化为机械能。
📝 例题精讲
💡 提示：点击「下一步」按钮，逐步查看详细解题过程
一根通电导线放在磁场中，电流方向向右，磁场方向向下，导线受到的力方向向外（朝向读者）。如果只将电流方向改为向左，受力方向如何变化？如果同时将电流和磁场方向都反向呢？
🔍 解题过程
1
分析第一种情况（只改电流方向）：
原来电流向右、磁场向下，受力向外。
只改变电流方向（向左），磁场方向不变（向下），
受力方向改变 → 向内（远离读者）。
2
分析第二种情况（同时反向）：
电流方向改为向左，磁场方向改为向上。
两个因素同时改变，受力方向不变 → 仍然向外。
3
总结规律：
① 只改电流方向 → 受力方向改变
② 只改磁场方向 → 受力方向改变
③ 同时改变两者 → 受力方向不变
口诀：一改变，两不变（改变一个因素，受力方向改变；改变两个因素，受力方向不变）。
✅ 只改电流→受力向内；同时反向→受力不变（向外）
直流电动机中，换向器的作用是什么？如果没有换向器，通电线圈在磁场中会怎样运动？
🔍 解题过程
1
换向器的作用：
换向器由两个半圆铜环组成，作用是当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中的电流方向，使线圈受到的力矩方向保持一致，从而持续转动。
2
没有换向器的后果：
没有换向器，线圈转过平衡位置后，电流方向不变，受力方向不变，但力矩方向变为相反。
线圈会在平衡位置附近来回摆动，最终停在平衡位置，不能持续转动。
3
总结：
换向器是直流电动机能持续转动的关键部件。
线圈每转半圈，换向器就改变一次电流方向，确保力矩方向始终使线圈向同一方向转动。
✅ 换向器在平衡位置自动改变电流方向，保证线圈持续转动
✏️ 练习巩固
💡 提示：每道题作答后会立即显示解析，请认真思考后再作答
通电导线在磁场中受力方向与下列哪些因素有关？
A只与电流大小有关
B只与电流方向有关
C与电流方向和磁场方向都有关
D与导线的粗细有关
电动机的工作原理是？
A电磁感应现象
B通电线圈在磁场中受力转动
C电流的磁效应
D磁场对运动电荷的作用
关于直流电动机中换向器的作用，下列说法正确的是？
A改变磁场方向
B线圈转过平衡位置时自动改变电流方向，使线圈持续转动
C增大线圈中的电流
D没有换向器电动机也能正常工作
一台电动机正常工作时，能量转化是？
A机械能转化为电能
B电能转化为机械能
C内能转化为机械能
D电能转化为内能
🧠 知识点问答
老师来考考你！下面的问题都来自本节课的知识点，看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦！