“電動機”教學案例
師:對。電動機就是由能轉動的線圈和不動磁體組成。我們把它們叫做轉子和定子。板書:二、電動機的基本構造
1.電動機的組成
師:上節課我們還留下一個問題,在做“小小電動機”的實驗時我們發現線圈可以不停地轉動,同時我們也發現線圈引線的構造很特別,為什么要這樣做,否則線圈可以不停地轉動嗎?下面我們繼續來探討這個問題。
師:(演示實驗)現在我把線圈引線的絕緣漆全部刮去,看看實驗的結果會怎么樣。
師:我們發現結果是怎么樣的呢?
生:線圈不能連續轉動。
師:為什么會出現這種情況呢?難道是我們上節課的結論有錯誤?
(用多媒體把實驗的裝置圖-23甲放大來給學生看。請學生思考問題)
圖-23 線圈不能連續轉動
師:(演示實驗)我們再來看看當我把線圈放在這個位置(圖-23乙)時看它會動嗎?
(同時也用多媒體把線圈在乙的位置放大后顯示出來)
師:很顯然線圈沒有動,這是為什么?
(請學生思考討論后回答)
生甲:我想線圈要在磁場中轉動可能和它被放置的位置還有關系。
生乙:我們也是這樣想的,在乙的位置上可能線圈的兩邊受到兩個反向的力,那么就不能轉動了。
師:確實是這樣,在乙的位置上剛好在同一直線上受到兩個大小相等、方向相反的力(相當于二力平衡),所以線圈不能轉動了。我們把這個位置就叫做線圈的平衡位置。那么線圈為什么在甲的位置可以轉動但又不能連續地轉動呢?讓我們一起通過線圈的運動受力圖來分析。
[用多媒體把丙的位置也放大后顯示出來,并且把他們的電流方向和受力方向也一起標出來(圖-23甲、乙、丙組合起來),教師一邊標出電流方向一邊講解]
師:好了,我們剛剛也分析了線圈不能持續轉動的原因,在丙的位置線圈受力的方向恰好與它運動的方向相反。你能想出什么好辦法使線圈能連續地轉動嗎?
(小組討論)
生甲:我們覺得線圈不能連續轉動是因為轉到丙這個位置時,左右兩邊線的電流方向和在甲時相反了。只要我們想辦法讓它轉過平衡位置后就把左右電流方向對換,這樣就可以使線圈連續轉動了。
生乙:我們覺得可以用調換磁感線方向的方法,調換的位置、時間和剛才甲同學的一樣。
生丙:我們覺得不用那么麻煩,我們做的“小小電動機”的實驗不是可以持續轉動嗎?我們讓電動機轉到乙的位置不給導線通電,就不會產生阻礙的力了。由于慣性線圈繼續轉動,到了甲的位置再給它通電,那樣就可以使它持續轉動了。
師:我們的同學都很聰明,能夠想出各種各樣的辦法來解決問題。但有的同學的辦法很簡單,有些同學的方法就比較復雜,我們可不可以開動腦筋,想出更簡單,更實用的方法呢?其實直流電動機和我們模擬電動機的原理是一樣的,它使用了一個叫換向器的零件來使電動機不斷轉動的。
師:(指出電動機里換向器的位置,介紹它的結構特點)換向器由兩個彼此絕緣的半環組成,兩個半環分別與線圈的兩端接通。當線圈轉動通過平衡位置后,半環從與一個電刷接觸,改變為與另一電刷接觸,從而改變線圈中電流的方向和磁場力方向,使線圈得以轉動。
(讓學生通過電動機模型,觀察換向器)