（一）认识电动机
1. 通电导体在磁场里受到力的作用
如图所示，把一根直导体AB放在蹄形磁体的磁场里，并与电源、开关、滑动变阻器组成一闭合电路。
（1）合上开关，接通电路，导体AB中产生由A向B流动的电流，这时导体AB向左运动起来。
（2）将电源上的正、负极接线对换，合上开关，导体AB中产生由B向A流动的电流，这时导体AB向右运动起来。
（3）将蹄形磁体的磁极上下翻转，导体AB的运动方向也发生变化。
通过上面的实验我们可以得出这样的结论：
①通电导体在磁场里受到力的作用。
②通电导体在磁场里受力的方向，跟电流方向和磁场方向有关。
2. 磁场对通电线圈的作用
如图所示，在图甲中，通电线圈的ab边和cd边在磁场里受到力的作用，因两边中电流方向相反，所以两力方向相反且不在同一条直线上，所以线圈就转动起来。当转到图乙所示位置时，这两个力恰好在同一直线上，而且大小相等，方向相反，线圈保持平衡。我们把这个位置叫做平衡位置。通过这个实验我们发现，通电的线圈在磁场中要受力而转动。
3. 直流电动机
电动机就是利用通电线圈在磁场中受力而转动的现象制成的，它将电能转化成机械能。当线圈转到平衡位置时，不是立即停下来，而是在平衡位置附近摆动几下才停下来。这是因为线圈转到平衡位置时具有一定速度，由于惯性它会继续向前转动，但由于这时受到的磁场力又会使它返回平衡位置，所以它要摆动几下，最后在摩擦的作用下逐渐停下来。要想让线圈在磁场中不断的转动下去，我们就要想办法在线圈刚刚转过平衡位置时，就改变线圈中两条边的受力方向。根据影响通电导体受力方向的两个因素，从而得出：应该在线圈刚刚转过平衡位置时改变电流方向，或者改变磁感线方向。而要改变磁感线方向就是要及时交换磁极，显然这不容易做到；实际的直流电动机是靠及时改变电流方向来改变受力方向的。
所以，使磁场中的通电线圈连续转动，就要每当线圈刚转过平衡位置，就改变一次电流方向。怎样才能使线圈刚转过平衡位置时就及时改变电流方向呢？
用两个半圆铝（铜）环和电刷就构成了换向器，靠换向器就可以解决这个问题。两个金属半环分别接线圈的两端，两个电刷接电源的两端。
换向器的作用：当线圈刚转过平衡位置时，换向器能自动改变线圈中电流的方向，从而改变线圈受力方向，使线圈连续转动。
如甲图所示：电刷B和半环E接触，电刷A和半环F接触，此时线圈中电流方向是a→b→c→d，受力方向是ab边受力向上，cd边受力向下，线圈的转动方向是顺时针。
如图乙所示：当线圈转到平衡位置时，此时电刷正好接触了两个金属半环中间的绝缘部分，所以线圈中没有电流流过，此时线圈在磁场中也不受力的作用。
如丙图所示：当线圈由于惯性刚刚转过平衡位置时，电刷B和半环F接触，电刷A和半环E接触，此时线圈中电流方向是d→c→b→a，受力方向是ab边受力向下，cd边受力向上，转动方向是顺时针。
如图丁所示：当线圈转到平衡位置时，此时电刷正好接触了两个金属半环中间的绝缘部分，所以线圈中没有电流流过，此时线圈在磁场中也不受力的作用。由于线圈的惯性，当其刚转过平衡位置时，就又返回到了如图甲所示的情况了，这样这个直流电动机就能连续不断的转动下去了。
（二）发电机
1、电磁感应现象
内容：当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，这种现象称为电磁感应现象。所产生的电流叫做感应电流。
能的转化：在电磁感应现象中，机械能转化为电能。
2、产生感应电流的条件
产生感应电流有两个条件：第一是闭合电路。感应电流的性质与以前学过的电流是一样的，只是产生的原因不同，要形成持续电流就要有闭合电路，断开的电路不能形成持续电流。第二是导体做切割磁感线运动。这里所指的切割运动，可以是垂直磁感线切割，也可以是斜着切割；可以是导体运动，也可以是磁场运动。
但是，导体做切割磁感线运动，没构成闭合电路时，虽然没有感应电流，但切割运动的导体两端有电压，如图所示，导体ab向右切割磁感线，如果开关S断开，则回路中没有电流，如果开关S闭合，则电流表有示数，电路中有电流，这个电流是因为ab切割磁感线而产生的，可见，导体ab两端维持有一定的电压，一旦S闭合，便由这个电压产生电流，导体ab相当于一个电源。
（3）能的转化：发电机是把机械能转化为电能的机器。
（4）交流电：电流的大小和方向发生周期性改变的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的交流电，周期是0.02s，频率是50Hz。电流方向每秒钟改变100次。
（5）直流电：电流方向不随时间改变的电流叫做直流电。例如从干电池中获得的电流就是直流电。
典型例题
例1. 关于换向器的作用，以下说法正确的是（ ）
A. 直流电动机的换向器是将线圈中的直流电变成外电路的交流电
B. 当直流电动机的线圈刚过平衡位置时换向器能立即改变线圈中的电流方向
C. 直流发电机的换向器是将线圈中的交流电变成外电路中的直流电
D. 换向器的作用主要是能改变电流方向
解析：
换向器，顾名思义它的作用是换向，是换电流的方向，换向器分别作用在直流发电机和直流电动机上；在直流电动机里的作用是当直流电动机的线圈刚过平衡位置时，立即改变线圈中的电流方向，在直流发电机上的作用是把转动线圈里产生的交流电，经过换向作为直流电输出。由此可见正确的选项是B、C、D，而选项A是错误的。
答案：BCD
例2. 学习完电磁感应现象一课后，小明同学在实验室组装了如图所示的实验装置来探究“什么情况下磁可以生电”图中的ab是一根直铜线， ab 处于蹄形磁铁的磁场中，下列情况中能使电流表的指针发生偏转的是（ ）
A. 闭合开关，导体ab向上运动
B. 断开开关，导体 ab 向左运动
C. 闭合开关，导体 ab 向右运动
D. 断开开关，导体ab向下运动
分析与解：
产生感应电流的条件之一是电路必须闭合，因而在开关断开的情况下，无论导体ab如何运动，电流表指针都不会偏转，说明电路中没有感应电流产生。在电路闭合的情况下，ab边必须做切割磁感线运动，电路中才会有感应电流产生，而蹄形磁铁两磁极间的磁感线是从 N 极指向 S 极，即由下向上。因而导体 ab 沿上、下方向运动时，其运动方向与磁感线平行，不切割磁感线，不会产生感应电流。因而正确选项应为 C.
例3. 如下图所示是电机示意图，对于图示的说法，正确的是（ ）
A. 图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈正转到平衡位置
B. 图中绘出的是直流电动机的示意图，线圈受到磁场力的作用而转动
C. 图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线切割磁感线，线圈中产生感应电流
D. 图中绘出的是交流发电机的示意图，此时导线不切割磁感线，线圈中没有电流
分析：
电动机是利用通电线圈在磁场中的原理制成的，它的前提条件是通电，消耗了电能，获得了机械能；而发电机是利用电磁感应现象制成的，它消耗了机械能，获得了电能。本题外电路中有电源，故马上可以断定是电动机而不是发电机，又因为电流是由干电池来提供的，所以是直流电动机。平衡位置指的是线圈平面与磁感线垂直的位置，题中线圈平面与磁感线方向平行，此时ab、cd边都受到磁力的作用，且方向不在同一直线上，所以整个线圈会转动起来。
答案：B
拓展：直流电动机与交流发电机的区别：
项目 |
直流电动机 |
交流发电机 |
工作原理 |
通电线圈在磁场中转动 |
电磁感应现象 |
构造 |
换向器 |
两个铜滑环 |
电流方向 |
线圈 |
电流方向发生改变 |
交流电 |
外部电路 |
直流电 |
交流电 |
外部电路元件 |
直流电源 |
用电器（及电流表） |
能量转化 |
电能转化为机械能 |
机械能转化为电能 |
例4. 甲乙丙三个同学用长导线作为“绳”，按图所示的情景进行跳绳游戏，当甲乙同学沿方向站立摇绳时，电流表的指针偏转才最明显。
分析：
地球本身是一个巨大的磁体，地磁北极在地理南极附近，地磁南极在地理北极附近，地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极，根据产生感应电流的条件，甲乙两同学应东西方向站立，使“导线绳”做切割磁感线运动，电流表指针才有最明显的偏转。
答案：东西
例5. 把一根直导体AB放在蹄形磁铁的磁场里，用导线将AB与处在另一个磁场中的旋转线圈连成一个闭合电路，如图甲乙所示，那么在图示时刻的_____________图中的AB导体受到了磁场力的作用，其原因是该图中的线圈由于一部分正在做_____________的运动而产生了感应电流。
分析：由图可知，正在转动的线框与磁体铜滑环一起组成了发电机，且与外在电路组成了闭合电路，乙图中线框转到此位置的瞬间没有切割磁感线，所以乙图中此刻不会产生感应电流，AB导体中因没有电流而不会受到力的作用。甲图中此刻线框正在做切割磁感线运动，电路中产生了感应电流，AB导体因有电流通过且电流方向与磁场方向垂直，所以甲图中导体AB将受到磁场力的作用。
答案：甲切割磁感线
例6. 下列说法中正确的是（ ）
A. 电动机是利用电磁感应原理制成的
B. 发电机是把电能转化为机械能的机器
C. 直流电动机是通过换向器实现持续转动的
D. 交流发电机是通过两个半环和电刷对外输送电流的
分析：
发电机是利用电磁感应现象制成的，其工作时，是将机械能转化为电能，交流发电机的构造中有一对铜滑环而不是两个半环对外供给交流电。直流电动机是利用了通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的，为使线圈在磁场中不停的转动，需要在其转动时不断地改变其中的电流方向，这一任务是靠换向器完成的。
答案：C
