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简述直流电动机和发电机的工作原理
直流电动机和发电机都是基于法拉第电磁感应定律的原理工作的。
直流电动机的工作原理：当直流电流通过电动机中的线圈时，会在线圈周围形成磁场。
这个磁场与电动机内的永磁体磁场相互作用，产生力矩，使电动机转动。
具体来说，电流通过线圈时，线圈中的电荷受力开始旋转，线圈也会旋转，从而带动电动机的转子转动。
进而驱动与转子相连的机械装置完成工作。
发电机的工作原理：当一个导体通过磁场运动时，磁场会对导体内的自由电子施加一个力，使之移动，从而导致电子在导体两端产生电压。
这个现象称为电磁感应。
具体来说，当发电机的转子旋转时，导线在磁场中运动，电磁感应引起导线两端产生电势差，即电压。
通过连接导线两端的电荷就可以流动，产生电流。
这样就实现了将机械能转化为电能的过程。
总结起来，直流电动机是将电能转化为机械能的装置，而发电机则是将机械能转化为电能的装置。
它们都利用了电磁感应现象，通过磁场和电流之间的相互作用实现能量转换。
九年级物理下册《第十七章电动机与发电机》单元检测卷及答案(沪粤版)一、填空题(每空2分,共30分)1.英国物理学家在1831年发现了电磁感应现象,由此发明了(选填“发电机”或“电动机”),开创了电气时代的新纪元.2.在节能技术上,高铁动车组采用了再生制动方式:动车到站前先停止供电,由于惯性,动车会继续向前运行,电机线圈随车轮转动并在磁场中切割产生感应电流,将能转化为电能储存起来.3.如图所示的简易教具,螺丝尖与电池正极相连,下部紧贴在一柱形强磁铁上,当用一根导线分别与电池负极及强磁铁相碰时,螺丝将发生高速旋转,据此判断螺丝是由(选填“导体”或“绝缘体”)材料制成的,螺丝运动时将能转化为机械能.第3题图第4题图4.如图所示是一种动圈式耳机的内部结构示意图.当音圈中有大小和方向反复变化的电流通过时,音圈带动音膜(选填“向左”“向右”或“左右往复”)运动.音圈之所以运动,是由于磁场对有力的作用.5.某学习小组拆开一个废弃的电流表看到它的结构如图所示,线圈与接线柱相连.研究发现:当通以图示方向的电流时,线圈带动指针向右偏转.请你猜想:当通以相反方向的电流时,电流表指针将向(选填“左”或“右”)偏转,你猜想的依据是.6.通电直导线在磁场中受到磁场力的方向可以用左手定则来判断:伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内,让磁感线从掌心垂直进入,并使四指指向电流的方向,这时大拇指所指的方向就是通电直导线所受磁场力的方向,如图甲所示.请你判断:图乙中的线圈是(选填“顺时针”或“逆时针”)转动的.甲乙7.如图甲是小明设计的发电装置,它由一个永磁铁(磁感线分布如图乙所示)和一个套在永磁铁槽中的线圈组成,外力推动线圈框架的P端,使线圈沿轴线方向做往复运动,此时便有电流通过小灯泡.该装置是利用原理制成的,小灯泡中流过的电流是(选填“直流电”或“交流电”).甲乙8.如图所示,当金属棒AB在磁场中水平向左运动时,会发生的现象有:①;②.二、选择题(每小题3分,共24分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分)9.下列用电器使用了电动机的是( )A.电风扇B.电水壶C.台灯D.手电筒10.如图所示的手摇发电机跟灯泡连接,使线圈在磁场中转动,灯泡发光.要使灯泡变亮,下列方法可行的是( )A.对调发电机磁铁的磁极B.改变线圈转动的方向C.增大线圈的转速D.减弱磁场的磁性11.如图所示,两位同学沿东西方向站在两边,握住导线像摇跳绳一样迅速摇动这条导线,这时可以看到灵敏电流表的指针发生了偏转.关于这一过程中所发生的现象,下列说法中正确的是( )A.这一过程与电动机的工作原理相似B.这一现象可以说明地球周围存在磁场C.这一现象历史上最早是由奥斯特发现的D.这一过程中电能转化为其他形式的能12.如图所示,两根绝缘细线悬挂着的导体棒ab放在U形磁铁中央,ab两端连接着导线,在虚线框中接入某种实验器材可进行相应的实验探究.有下列两种说法:(1)接入灵敏电流表可探究电磁感应现象,与发电机原理相同;(2)接入电源可探究通电导体在磁场中是否受力,与电动机原理相同.则()A.只有(1)正确B.只有(2)正确C.(1)(2)都正确D.(1)(2)都错误第12题图第13题图13.法拉第圆盘发电机的示意图如图所示,铜圆盘安装在竖直的铜轴上,两铜片P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触.圆盘处于方向竖直向上的匀强磁场B中,圆盘旋转时,电路中有感应电流产生.下列说法不正确．．．的是()A.若圆盘转动方向不变,转速发生变化,则电流方向可能发生变化B.若圆盘转动方向发生改变,磁场方向不变,则电流的方向一定改变C.若磁场方向改为竖直向下,圆盘转动方向不变,则电流的方向一定改变D.若圆盘转动方向及转速发生改变,且磁场方向改为竖直向下,电流的方向一定不变14.如图为直流电动机的工作原理图.以下相关分析中正确的是( )A.将电源和磁体的两极同时对调,线圈会反方向转动B.电动机换向器的作用是改变线圈转动方向C.电动机工作过程中,线圈中也产生感应电流D.电动机工作过程中,线圈中的电流方向保持不变15.(多选)如图所示是一款带滚轮的书包,其内部没装电池,但拖动书包使轮子滚动时,嵌在轮子里的LED灯会发光.下列选项中能反映此现象原理的是( )16.(多选)如图所示为几种电磁现象和应用,其中对应关系正确的是( )A BC D三、实验探究题(共46分)17.(6分)小赵利用如图所示装置探究“感应电流产生的条件”.(1)如图所示,a、b两接线柱间应接入的器材是.A.电源B.灵敏电流表C.滑动变阻器D.开关(2)要使感应电流的方向发生改变,可采取的具体措施是.A.使用磁性更强的磁体B.保持磁体静止,只改变导体竖直运动的方向C.保持磁体静止,只改变导体水平运动的方向D.改变磁极方向,同时改变导体水平运动的方向(3)实验发现导体左右运动的速度越快,感应电流越大,这说明感应电流的大小与有关.18.(14分)“在观察磁场对通电导体的作用”活动中,小敏按照如图所示组装了实验器材.(1)为完成该观察活动且使实验效果明显,放在蹄形磁铁磁场中的导体EF应选择下列哪种金属棒.(金属棒为实心且形状、体积相同,ρ铜>ρ铁=ρ钢>ρ铝,其电阻均很小,可忽略不计)A.铁棒B.钢棒C.铜棒D.铝棒(2)选择恰当的导体后,将滑动变阻器的滑片移动到适当位置.闭合开关,看到导体EF向右运动,说明磁场对通电导体有力的作用, (选填“发电机”“电动机”或“电磁铁”)就是根据该原理制成的.(3)将滑动变阻器的滑片向(选填“左”或“右”)端移动,发现导体EF向右运动且摆动的幅度更大,这说明磁场对通电导体作用力的大小与有关.(4)若要使导体EF向左运动,可采取的方法是.(写出一种即可)(5)若想用上述器材研究电磁感应现象,闭合开关前,应将电路中的电源换成(选填“小灯泡”“电压表”或“灵敏电流表”),同时将滑动变阻器的滑片移动到最(选填“左”或“右”)端,再闭合开关,让导体EF在磁场中做切割磁感线运动,观察实验现象.19.(8分)如图所示为小玲和小辉同学制作的一种直流电动机模型,他们用回形针做成两个支架,分别与电池的两极相连;用漆包线绕一个矩形线圈,以线圈引线为轴,并用小刀刮去轴一端的全部漆皮,另一端只刮去上半周漆皮,将线圈放在支架上,蹄形磁铁放在线圈周围.(1)按他们这种方法刮漆,线圈在平衡位置附近时会(选填“自动改变线圈中的电流方向”或“切断线圈中的电流”),目的是使线圈能够.(2)可以通过改变方向,改变线圈的转动方向.(填一种方法即可)(3)如果电池、导线的连接和性能良好,闭合开关后,发现线圈只抖动了一下,并不转动,这时可做的有效尝试有.(填一种方法即可)20.(8分)学习了电磁的相关知识后,某兴趣小组的同学猜想:既然电流周围存在着磁场,那么两根互相靠近的通电导线之间会相互吸引或排斥.他们将两根导线(可伸长)平行放置后固定(如图甲所示),然后依次通入如图乙、丙、丁所示的电流,通过反复实验证实了他们的猜想.请你根据图中的实验现象回答问题.甲乙丙丁戊(1)平行放置的两根通电导线之间的作用力的特点:①当两根导线中的电流方向相同时,两根导线相互;②当两根导线中的电流方向相反时,两根导线相互.(2)分析图,可以探究两根平行放置的通电导线之间的相互作用力的大小与电流大小的关系.(3)如图戊所示,将一柔软的导线弯成星形,并将其置于光滑水平桌面上,然后将开关S闭合,则该星形回路将.A.不变形B.会变形,所围面积增大C.会变形,所围面积减小D.会变形,所围面积不变21.(10分)如图是科技小组的同学制作的“电能无线传输”装置的示意图.图中送电线圈利用电流产生磁场,受电线圈利用磁场产生电流.受电线圈正对并靠近送电线圈可以产生电流,使灯泡发光,实现电能的无线传输.(1)送电线圈是利用电流的效应工作的,与受电线圈产生电流的原理相同的是(选填“电动机”或“发电机”).(2)受电线圈中电流大小可以通过灯泡来反映.(3)该小组同学想探究影响受电线圈两端电压大小的因素,猜想它可能与受电线圈的匝数、直径及两线圈之间的距离有关.通过查阅资料,他们了解到受电线圈两端电压与线圈匝数的关系.接着,他们用相同材质的漆包线绕制了多个匝数相同但直径不同的受电线圈,对其余两个猜想进行探究.实验数据如下表.(送电线圈直径为70.0 mm)实验次数受电线圈的直径D/mm两线圈之间的距离d/mm受电线圈两端的电压U/V170.022.08.6270.011.014.1370.0 5.520.54145.0 5.510.35105.0 5.516.9645.0 5.513.9732.0 5.5 5.4①分析三次实验数据可初步得出结论:在受电线圈的直径和匝数相同时,两线圈之间的距离越小,受电线圈两端的电压越大;②分析3、4、5、6、7五次实验数据可初步得出结论:在两线圈之间的距离和受电线圈的匝数相同的情况下,受电线圈直径增大时,其两端电压.(4)通过实验,小组同学发现电能无线传输存在传输距离的缺点.参考答案1.【答案】法拉第发电机2.【答案】磁感线机械3.【答案】导体电4.【答案】左右往复通电导体5.【答案】左线圈在磁场中的受力方向与电流方向有关6.【答案】顺时针7.【答案】电磁感应交流电8.①L吸引铁块,使弹簧伸长②线圈abcd发生转动(或小磁针发生转动,合理即可)9.【答案】A 10.【答案】C 11.【答案】B 12.【答案】C13.【答案】A 14.【答案】C 15.【答案】AD 16.【答案】AB17.【答案】(1)B (2)C (3)导体切割磁感线的速度大小18.【答案】(1)D (2)电动机(3)右电流的大小(4)改变电流方向(或改变磁场方向) (5)灵敏电流表右19.【答案】(1)切断线圈中的电流持续转动(2)电流(或磁场) (3)增大电路中的电流(或换用磁场更强的磁铁)20.【答案】(1)吸引排斥(2)丙、丁(3)B21.【答案】(1)磁(1分) 发电机(2)亮度(或两端的电压大小)(3)①1、2、3(1分) ②先增大后减小(4)小。
第1章 思考题与习题1-1直流电机由哪些主要部件构成?各部分的主要作用是什么? 答：（一）定子1．主磁极：建立主磁通，包括： 铁心：由低碳钢片叠成绕组：由铜线绕成2．换向磁极：改善换向，包括： 铁心： 型由低碳钢片叠成。
小型由整块锻钢制成。
绕组：由铜线绕成。
3．机座和端盖：固定、支撑、保护，同时构成主磁路的一部分，用铸铁、铸钢或钢板卷成。
4．电刷装置：与换向器配合，引出（或引入）电流，电刷由石墨等材料制成。
（二）转子1． 电枢铁心：构成主磁路，嵌放电枢绕组。
由硅钢片叠成。
2． 电枢绕组：产生感应电动势和电磁转矩，实现机—电能量转换。
由铜线绕成。
3． 换向器：与电刷配合，引入、引出电流，由换向片围叠而成。
4． 转轴和轴承：使电枢和换向器灵活转动。
1-2简述直流发电机的工作原理答：直流发电机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组被原动机拖动旋转切割主磁场感应电动势实为交变电动势(如图示瞬间以导体a 为例), 电枢绕组的a 导体处于N 极底下, 由“右手发电机”定则判得电动势方向为⊙，转半圈后，a 处于S 极下，电动势方向变为⊕，再转半圈，又回到原来位置，电动势又为⊙……,它通过电刷和换向器，把电枢绕组的交流变为外电路的直流。
这就是直流发电机的工作原理。
1-3简述直流电动机的工作原理答：直流电动机主磁极通电产生主磁场，电枢绕组通过电刷引入直流电，（如图示瞬间以导体a 为例），电枢绕组的a 导体处于N 极底下，电流方向为⊙，由“电磁生力”定则判得产生电磁转矩势方向为逆时针，转半圈后，a 处于S 极下，电流方向变为⊕，产生电磁转矩势方向仍为逆时针，再转半圈，又回到原来位置……,它通过电刷和换向器，把外电路的直流电变为电枢绕组部的交流电，从而产生恒定方向的电磁转矩，使直流电动机沿着一个方向旋转。
这就是直流电动机的工作原理。
1-4在直流电机中，为什么要用电刷和换向器，它们各自起什么作用？答：在直流电机中，用电刷和换向器配合，把发电机电枢绕组部的交流电流引出到外电路变为直流电。
直流发电机电动机的机械特性和过渡过程实验报告一、实验目的：1.了解直流发电机和直流电动机的工作原理和基本结构；2.掌握直流发电机和直流电动机的机械特性曲线特点；3.观察和分析直流发电机和直流电动机在启动、转速调节和制动过程中的现象。
二、实验设备和材料：1.直流发电机实验箱；2.直流电动机实验箱；3.直流调速电机实验箱；4.实验电源；5.测功机。
三、实验原理：1.直流发电机的机械特性曲线：直流发电机的机械特性曲线表示发电机在不同负载情况下的输出特性，通常以机械输出功率与机械转速的关系表示。
当发电机转速恒定时，输出电压与负载电流成正比；当输出电流恒定时，输出电压与转速成正比。
2.直流电动机的机械特性曲线：直流电动机的机械特性曲线表示电动机在不同负载情况下的转速特性，通常以电动机输出转矩与机械转速的关系表示。
当转矩恒定时，转速与负载电流成反比；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比。
四、实验步骤：1.将直流发电机实验箱接入实验电源，并接上表测设备；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的输出功率和转速数据；3.绘制直流发电机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
1.将直流电动机实验箱接入实验电源，并接上表测设备和测功机；2.通过调节实验电源输出电压和表测设备的转速调节旋钮，测量不同电压和转速下的转矩和转速数据；3.绘制直流电动机的机械特性曲线，并分析曲线特点。
五、实验结果和分析：1.直流发电机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当负载电流恒定时，输出电压与转速成正比关系；当输出电压恒定时，输出电流与转速成反比关系。
这说明直流发电机的输出电压和输出电流与转速密切相关，发电机在不同负载情况下都能保持较稳定的输出。
2.直流电动机的机械特性曲线图如下所示：【插入机械特性曲线图】从图中可以看出，当转矩恒定时，转速与负载电流成反比关系；当转速恒定时，转矩与负载电流成正比关系。
考点总结第四章e T L T —生产机械的阻转矩 n —转速(r/min)】第五章一、直流电机的励磁方式：III f I I f1图5-15直流电机的励磁方式a) 他励式 b) 并励式 b) 串励式 b) 复励式a)b)c)d)按励磁绕组的供电方式不同，直流电机分4种：○1他励直流电机 ○2并励直流电机 ○3串励直流电机 ○4复励直流电机 二、基础公式 1. 额定功率N PN P （N T 为额定输出转矩，N n 为额定转速） 直流发电机中，N P 是指输出的电功率的额定值：N N N I U P ⋅=2. 电枢电动势a E直流电机的电动势：n C E e a ⋅Φ⋅=（单位 V ） e C 为电动势常数aZn C P e 60⋅=（P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）3. 电磁转矩e T直流电机的电磁转矩：a T e I C T ⋅Φ⋅= （单位m N ⋅） T C 为转矩常数aZn C P T ⋅⋅=π2 （P n —磁极对数，Z —电枢总有效边数，a —支路对数）4. 常数关系式由于55.9260≈=πe T C C 故 e T C C ⋅=55.9三、直流电机(一) 分类：直流电动机和直流发电机。
直流电动机：直流电能→→机械能 直流发电机：机械能→→直流电能(二) 直流电动机(考点：他励直流电动机【如下图】)I 图5-18直流电动机物理量的正方向与等效电路a) 物理量的参考正方向 b) 等效电路a)b)1. 电压方程：励磁回路：f f f I R U =电枢回路：a a a a I R E U += (特点：a a E U >) (a R ——包括电枢绕组和电刷压降的等效电阻 a E ——直流电机感应电动势)其中 ΦnC E e a =2. 转矩方程：0L e T T T +=3. 功率方程：○1输入电功率→电磁功率 输入电功率1P =励磁回路输入电功率f P +电枢回路输入电功率a P(注意：一般题目没有给出励磁信息，那么输入电功率=电枢回路输入电功率)电枢回路输入电功率a P =电磁功率em P +铜耗功率Cua p ∆ 励磁回路输入的电功率：2f f f f f I R I U P ==电枢回路输入的电功率：()Cua em 2a a a a a a a a a a a p P I R I E I I R E I U P ∆+=+=+== (2a a Cua I R p =∆——电枢回路的铜耗 a a em I E P =——电机的电磁功率)且有ωωωe a p a p a p a a π2π2606060T ΦI aZn ΦI a Z n ΦnI Z n I E ==⋅== 即ωe a a T I E =（原本基础公式为a e ΦI C T T =）而由上式可得电动机电磁转矩的另一种计算公式：n Pn P P T em em eme 55.960π2===ω 故n PT em e 55.9=（em P 的取值单位为w 才适用）nP T eme 9550=（em P 的取值单位为kW 才适用） ○2电磁功率→输出机械功率 电磁功率=机械功率=机械空载功率(损耗)+机械负载功率(输出功率)由于0L e T T T +=和ωe T P em = 故 ωωωL 0e T T T += L 0em P p P +∆=L P ——电机的机械负载功率0p ∆——电机的空载损耗，包括机械摩擦损耗m p ∆和铁心损耗Fe p ∆○3输入电功率1P →输出机械功率2P 电功率电磁功率机械功率P 1P em P 2p Cua p Fe p mec p CufCufp ∆Cuap ∆Fep ∆mp ∆图5-19直流电动机的功率图p P P p p p p P p p P P P ∑∆+=+∆+∆+∆+∆=+∆+∆=+=22add m Fe Cu em Cua Cuf a f 1式中2P ——电动机的输出功率，有P2=PL ；add p ∆——电动机的附加损耗，是未被包括在铜耗、铁耗和机械损耗之内的其他损耗； p ∑∆——电动机的总损耗，并有add 02a a 2f f add m Fe Cua Cuf p p I R I R p p p p p p ∆+∆++=∆+∆+∆+∆+∆=∑∆故电动机的效率为：p P pP P ∑∆+∑∆-==2121η4. 工作特性：5. 如何避免造成“飞车”？ 答：直流电动机在使用时一定要保证励磁回路连接可靠，绝不能断开。
