初三物理电动机的考点预测山东张笃信一、电动机的原理例1如图是张旭同学设计的实验装置图，请你说明：（1）当开关S闭合后，线圈转动的原因是_______________________；（2）将线圈两端引线的漆皮一端全部刮掉，另一端只刮半周，其作用与直流电动机中______的作用相同。（3）要改变线圈转动方向你的办法是①__________________；②__________________。（4）从能量转化的角度来说，本实验装置消耗了______能，转化为______能。（5）利用这一原理发明了____________。解析：本题实际上是考查对电动机工作原理的认识，电动机的工作原理是通电导体在磁场中受到力的作用。因为方形线圈中上下两条边中的电流方向刚好相反、上下两条边在磁铁附近受到的磁场力的方向刚好相反，线圈可以在一定范围内转动，而把引线的漆皮刮去一半，使线圈的其中一条边在靠近磁铁时刚好有电流通过，且每次受到相同方向的磁场力的作用，这个力就能使线圈持续转下去。可见，它的作用与直流电动机中的换向器的作用是一样的；通电导体在磁场中受力的方向，跟电流方向和磁场方向都有关，要改变线圈转动方向就是要改变电流方向或磁场方向，即在磁场方向不变时，改变电流方向；或者在电流方向不变时，改变磁场方向。要求从能量转化的角度认识电动机。电动机通电后才能转动，所以消耗了电能，转化为转子的机械能。人们根据本实验原理进行改进，就发明了现在的电动机，体现了从理论到现实的飞跃。答案：（1）通电导体在磁场受到力的作用；（2）换向器；（3）改变电流方向改变磁场方向；（4）电，机械；（5）电动机点评：对电动机考查涉及的各个知识点，要求我们对电动机有个较全面的认识，要求我们平时应多动手搞些小制作、小发明，以提高知识的应用能力。二、电动机的转动速度例2给你一个小电动机、三节干电池、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、钩码、定滑轮、细绳、导线若干，你能组装一个研究电流通过电动机做功的实验装置吗？试试看，并把实验结论写在下面。（1）若实验中发现提升钩码的绳子没有上升而是下降，你知道这是什么原因吗？猜猜看，可以采取哪些措施迅速解决同题？（2）为了使钩码上升速度快一点，应该怎样做？解析：（1）发现绳子没有上升而是下降，这是电动机线圈转动方向带来的结果。要想让物体上升，就是要改变电动机线圈的转动方向。所以可以改变线圈中电流的方向，或者改变线圈所处的磁场的磁极方向，比较快捷的方法是改变线圈中电流的方向；（2）钩码的上升速度取决于电动机线圈的转动速度。要想物体上升快一点，就是要让电动机线圈转动速度加快，所以可以增加电源电压，可以增强磁场强度，也可以减少滑动变阻器接入电路的电阻以增大电动机线圈中的电流，从而使物体上升速度变快。点评：本题看起来是一个实验考查、实际上还是考查磁场力的方向的决定因素、磁场力的大小的决定因素。磁场力的方向变化类似于数学中的符号变化问题。电流方向和磁场方向任意变化一个，相当于在力的前面乘上一个负号，力的方向相反；同时改变，则相当于乘上两个负号，力的方向不变，即负负得正。三、电动机的能量转化例3某电动机工作时电压为220V，电流为10A，线圈电阻为2Ω，则该电动机1s内转化的机械能和内能各是多少？解析：电动机是非纯电阻用电器，它消耗的电能利用W＝UIt计算，电能绝大部分转化为机械能对外做功，一小部分转化为内能，内能用Q=I2Rt计算，电能和内能之间的差值就是转化出的机械能。W＝UIt=220V×10A×1s＝2200J；Q=I2Rt＝（10A）2×2Ω×1s＝200J；W机＝W－Q＝2200J－200J＝2000J。答案：机械能2000J，内能200J。点评：电动机是将电能转化为机械能对外做功的设备，但是在它将电能转化为机械能的过程中，我们也无法回避电流通过电动机线圈时的热效应所产生的焦耳热，也就是内能。这部分内能对于我们的电动机来说是不必要的一部分消耗，它的积累会使电动机发热。W＝UIt适用于一切用电器消耗的电功计算；Q=I2Rt适用于用电器消耗电能过程中所产生的焦耳热。只有用电器消耗的电能全部转化为内能时，这两个公式才可以通用（比如电灯泡电炉、电饭锅等纯电阻用电器），而在像电动机这类消耗电能绝大部分用于转动对外做功的用电器中则不能通用。
