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电动机学习解疑
来源查字典物理网| 2020-11-18 发表| 学习园地分类:物理试题

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1.电动机的应用

现在电动机在生活中的应用非常广泛,录音机、电风扇、洗衣机、电冰箱、吸尘器、微风电扇、玩具电动车、电动剃须刀等都要用到电动机。电动机的主要部件是磁体和线圈。现在微风电扇非常普及,微风电扇的内部构造如图1所示。在“让电动机转起来的活动”中,若闭合开关,发现电动机不转,可试着从以下方面找找原因:电路接触不良;电源电压太低;转轴处摩擦力太大;磁体的磁性太弱等。用手驱动一下,往往能使电动机转动起来。

2.直流电动机──用直流电源供电的电动,把电能转化为机械能

原理──电动机是根据通电线圈在磁场中转动的基本原理制成的。

构造──直流电动机模型主要由磁铁(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷四部分组成,其中,最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环,它的作用是当通电线圈由于惯性刚转过平衡位置(线圈平面与磁感应线垂直的位置)时,立刻改变线圈中的电流方向,以保持线圈的持续转动。

直流电动机的转速可由电流大小来控制;转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。

3.关于磁场对电流的作用

通电导体在磁场中受到力的作用,受力的方向跟电流方向及磁感线的方向相互垂直。影响作用力的方向的因素有两个:电流方向和磁感线的方向。只改变两者中的一个,作用力的方向发生改变;若同时改变这两个因素,则作用力的方向不变。如图2中,a表示垂直于纸面的一通电导体,“×”代表导体中的电流方向垂直于纸面向里,“· ”代表导体中的电流方向垂直于纸面向外,它在磁场中受到力的作用。参照图甲所示的情况,导体a受到的作用力向左的是( )

与甲对比,A中磁感线的方向没变,电流方向改变,a受到的作用力的方向要发生改变,应向右;B中磁感线的方向改变,电流方向没变,a受到的作用力的方向要发生改变,应向右;C中磁感线的方向改变,电流方向也改变,a受到的作用力的方向不发生改变,应向左。所以本题答案为C。

垂直于磁感线放置在磁场中的通电导体会受到磁场力的作用。若通电导体与磁感线不垂直(即倾斜交叉)时,仍会受到磁场力的作用。若导体与磁感线平行时,不受到磁场力的作用。

4.关于通电线圈在磁场中的转动

如图3所示,矩形线圈abcd放在磁场中,给矩形线圈通电,电流方向为a到b到c到d,矩形线圈的各条边均可看成通电直导线,各边受磁场作用力,其结论是可能使线圈转动。

图甲中的ab段导线受磁场作用力,方向竖直向上;cd段导线电流方向与ab段电流方向相反,磁感线方向也是从右向左,它与ab段导线所受力方向相反,为竖直向下;bc段、da段导线中电流方向与磁感线方向相同或相反,不受磁场作用力,矩形通电线圈受到磁场作用力,使线圈转动,转动的方向为顺时针方向。

图乙中ab段导线、cd段导线受力情况与图甲相同,只是因为线圈平面在竖直平面,两段导线受力在同一条直线上,合力为零。ab段受力垂直纸面向外、bc段受力垂直纸面向里,合力为零。结果是矩形通电线圈仍受磁场作用力,但作用力的合力为零,线圈不会受力的作用发生转动。

图乙中线圈的位置是线圈的平衡位置,如果线圈原来静止于这个位置,那么在通电后线圈也不会转动。如果线圈原来已经在转动,线圈将依靠惯性转过这个平衡位置。

线圈转过平衡位置以后,若电流方向不改变,ab段导线、cd段导线受力的方向将会使线圈逆时针转动(想想为什么?)这样,线圈将会在平衡位置附近晃动,但因为摩擦的原因,最后静止下来。

怎样使线圈持续转动呢?如果你明白了上面的情况,就会想到有两种方法:当线圈转过平衡位置以后,及时改变电流方向,或及时改变磁极方向都可以。实际中是采用前面的方法,并且把具有这一作用的装置称作换向器──及时改变电流方向的器件,这个及时就是指线圈刚好转过平衡位置,提前和推后都不好。




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