搞定发电机与电动机

石弘

电与磁对人类的主要贡献就是发电机和电动机的发明，所以发电机和电动机的原理就成了第二十章“电与磁”的核心内容，但由于电动机和发电机在构造上有很多相似的地方，很多同学在学习这部分知识时常常感到不解，对电动机和发电机的问题也常常弄混淆，希望这篇文章能帮同学们解决这个问题。

一、发电机和电动机的和概念

顾名思义，发电机是用来发电的，从能量转化的观点看，它是将机械能转化为电能的装置；而电动机正好相反，它是通过电能让物体运动的，是将电能转化为机械能的装置，所以从能量转化的特点，我们很容易区别它们。

例1（2016·福州）如图1是“混合动力汽车”原理结构的示意图，该车行驶过程中将电能转化为机械能的部件是（）。

A.汽油发动机

B.电池

C.发电机

D.电动机

解析：中电池是电源，是将化学能转化为电能的装置，发电机是将机械能转化为电能的装置，汽油发动机和电动机都是得到机械能的装置，但汽油发动机是将化学能转化为内能，再利用内能得到机械能的，是热机；只有电动机是将电能转化为机械能的部件，选D。

二、发电机与电动机的区别

1.发电机与电动机的区别主要是原理不同：发电机利用的是电磁感应现象，而电动机利用的是通电导体在磁场中受力的原理，电磁感应是先有运动（切割磁感线），得到电流；通电导体在磁场中受力是先有电流，然后得到运动，它们在实验装置图上的区别就在于没有电源的是电磁感应（发电机的原理），有电源的是通电导体在磁场中受力（电动机的原理）。

例2（2016·菏泽）如图2所示的电与磁的实验装置中，属于发电机原理的是（=）。

解析：本题A选项是奥斯特实验，这个比较好区分，主要是后三个选项，用上面讲到的方法就能很好区分了，B、D的装置图中都有电源，所以绝对不会是发电机的原理，实际上它们都是电动机原理的实验装置，只有C选项的原理符合发电机的原理，选C。

2.对探究发电机的原理和探究电动机的原理这两个探究实验，有些同学也容易弄混淆，特别是有关方向的探究。两个实验都涉及导体运动的方向、电流的方向和磁场方向的关系，不同之处在于电磁感应（发电机原理）探究的是产生的感应电流的方向与导体运动的方向和磁场方向的关系，通电导体在磁场中受力（电动机原理）探究的是导体受力运动的方向与电流的方向和磁场方向的关系，在初中阶段，我们只需要弄清在探究发电机原理实验中，导体运动的方向或磁场方向有一个发生变化，产生的感应电流方向就会变，两个都发生变化，产生的感应电流方向不变；探究电动机原理实验也一样，电流的方向或磁场方向有一个发生变化，导体受力的方向就会变，两个都发生变化，导体受力的方向不变，不要求同学们用左、右手定则去判断它们的关系。

例3某学习小组为研究电动机的工作原理，制定了以下两套方案。

方案1：如图3甲所示，把线框放在磁场里，接通电源，观察线圈的转动情况。

方案2：如图3乙所示，把一段粗漆包线绕成矩形线圈，用小刀刮两端引线的漆皮，一端全部刮掉，另一端只刮掉上半周，接通电源后，观察线圈转动情况。

（1）方案1中给线圈通电后。可观察到通电线圈在磁场中___，但不能持续转动，这是因为当线圈转过平衡位置时，线圈的运动方向与其受力方向___（填“相同”或“相反”）阻碍了线圈的运动。

（2）方案2___（填“能”或“不能”）观察到线圈在磁场中连续转动，这是因为当线圈转到一端有漆皮的位置时，由于漆皮是___，使线圈中的电流中断，因此这半周是靠___完成的。

（3）实际生活中的电动机是利用的原理工作，工作中靠换向器周期性地改变线圈中___来实现持续转动，

解析：甲图中给线圈通电时，由于磁场和电流的方向都没有改变，所以线圈受力的方向也不会改变，这个磁场力在线圈转动的前半周是动力，到了后半周就成了转动的阻力，所以，要想让线圈连续转动，只有两个办法：一是让线圈转到后半周时断电，让那个成为阻力的磁场力消失，线圈靠惯性完成后半周；另一种办法就是利用换向器在线圈刚转过平衡位置时就改变电流的方向，从而改变磁场力的方向，使阻力变成动力，图乙就是利用了方法一。

答案：（1）来回摆动 相反（2）能绝缘体 惯性（3）通电导体在磁场中受力电流方向

三、发电机与电动机的联系

由于发电机与电动机都是通過电与磁来实现机械能与电能的相互转化的，所以它们还是存在着一定的联系，从能量的转化过程可以看出，它们的能量转化正好相反，而发电机和电动机的构造几乎是一样的，都由线圈、磁铁、换向器、电刷组成（这也是同学们总是把它们弄混的原因），相同的构造为什么会产生完全不同的效果呢？这就要看线圈中是先有电流还是先有切割磁感线的运动了：如果先通电，通电导体会在磁场中运动。这就是电动机；如果借助外力先让线圈切割磁感线，会产生感应电流，这就是发电机，所以发电机和电动机的工作过程是一个可逆的过程：去掉电动机两端的电源，用外力使线圈转动可以发电；反过来，给发电机通电，它也可以成为电动机。

例4如图4，微型吊扇通电后扇叶转动，使微型吊扇转动的工作原理是__，拔下插头，在插头处接发光二极管，用手旋转叶片，发光二极管发光，这是

现象，人们利用这一原理制成了__。

解析：吊扇本来是一个电动机，但拔下插头后，不通电，用手旋转叶片，就是在使叶片带动线圈在磁场中做切割磁感线的运动，所以变成了发电机，

答案：通电线圈在磁场中受力转动

电磁感应发电机

同学们如果在学习中弄清了这三个要点，对发电机和电动机一定不会再弄混淆了，我们再做几道练习试试吧！

学即用，练一练

1，如图5所示是动圈式话筒构造示意图，当你对着话筒说话或唱歌时，声音使膜片振动，与膜片相连的线圈也跟着一起振动，将声信号转变成电信号，与其工作原理相同的是（）。

A.电动机

B.扬声器

C.发电机

D.电铃

2.如图6为实验室常用电流表的内部结构图，多中金属线圈悬置在磁体的两极间，线圈与一根指针相连，当线圈中有电流通过时，它受力转动带动指针偏转，便可显示出电流的大小，下列与此工作原理相同的电器设备是（）。

A.电烙铁

B.电铃

C.发电机

D.电动机

参考答案

1.C

2.D