【电动机原理与构造】
电动机是日常生活中广泛使用的设备,尤其在九年级物理课程中,电动机是电磁学的重要组成部分。电动机的工作原理基于磁场对通电导线的作用力,这一现象最早由法国科学家安培发现。电动机的核心概念是电磁感应,它将电能转化为机械能,使设备得以运转。
我们要理解磁场对通电导线的作用。当电流通过一根位于磁场中的导线时,导线会受到一个力的作用,这个力的方向与电流方向和磁场方向都有关系。具体来说,根据左手定则,伸开左手,让大拇指指向电流方向,四指弯曲的方向为磁场方向,那么手心所受力的方向就是导线受力方向。实验显示,仅改变电流方向或磁场方向,导线的受力方向就会改变;若同时改变两者,则受力方向保持不变。
电动机的构造主要分为两部分:转子(线圈)和定子(磁体)。转子是能够转动的部分,由线圈组成,而定子则是固定不动的磁体,产生稳定的磁场。当线圈通电后,由于磁场的作用,线圈会开始转动。然而,当线圈转到与磁场垂直的位置,即平衡位置时,由于两边受力平衡,线圈会停止转动,这就需要解决如何使线圈持续转动的问题。
为了解决这个问题,电动机引入了换向器。换向器由两个铜半环和电刷构成,它的功能是在线圈转过平衡位置时立即改变线圈内的电流方向,从而使得线圈在后半周也能获得推动力,克服因平衡力而产生的停止趋势,实现连续转动。这就是直流电动机的基本工作原理。
电动机的应用十分广泛,包括车床、水泵、电风扇、电力机车、洗衣机等设备的内部,它们都依赖于电动机来驱动机械运动。了解电动机的工作原理和构造对于学习物理和进行相关工程实践至关重要,同时也让我们对日常生活中许多设备的工作方式有了更深的认识。