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一、实验目的
认识通电导体在磁场中受到力的作用(安培力),会用左手定则判断受力方向;理解电动机是利用通电线圈在磁场中受力转动制成的,换向器使线圈持续朝一个方向转动。
二、实验原理
- 通电导体在磁场中受到力的作用,力的方向由左手定则判定:伸开左手,让磁感线穿过手心,四指指向电流方向,大拇指所指即受力方向。
- 通电线圈在磁场中受到力偶而转动;但转到平衡位置(线圈平面与磁感线垂直、力矩为零)时会停住。正是换向器在线圈越过平衡位置时自动改变线圈中的电流方向,使线圈持续同向转动。
- 改变电流方向或磁场方向,线圈转动方向反转;改变电流大小,转速改变。
本课件为电动机俯视图:磁场 N→S 水平,线圈绕中心轴旋转;绿色箭头是线圈两边所受安培力(力偶),驱动转动。勾掉「换向器」可看到线圈摆到平衡位置就停住——这正是换向器存在的意义。
三、实验器材
一对磁极(N、S)、矩形线圈、换向器(两个半环)、电刷、电源、本互动课件(通电观察线圈转动;切换电流 / 磁场方向看转向反转;关闭换向器看线圈停在平衡位置)。
四、实验步骤
- ① 给线圈通电,观察它在磁场中转动起来——说明通电线圈受力偶作用。
- ② 把电源正负极对调(改变电流方向),线圈反转;对调磁极(改变磁场方向),也反转。
- ③ 认识换向器:它在线圈越过平衡位置时切换电流方向,使线圈不停下来、持续同向旋转(可勾掉换向器对比)。
五、互动模拟
💡 点击「通电 / 断电」让线圈转起来;「切换电流方向」「切换磁场方向」会反转转向。绿箭头为线圈两边所受安培力(力偶)。勾掉「换向器」可直观看到:没有换向器,线圈转过平衡位置就会停住。
状态:—
转向:—
转速:— r/min
换向器:—
六、探究结论
- 通电线圈在磁场中受力偶而转动;换向器使线圈持续同向旋转——这就是电动机原理。
- 电流方向或磁场方向改变,转动方向反转。
七、注意事项
- 判定受力用左手定则(磁场穿手心、四指电流、大拇指受力)。
- 若同时改变电流和磁场方向,受力方向不变(转向不变)。