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关于电动机转动的猜想

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关于电动机转动的猜想

班级:________姓名:_______
【学习目标】
1.能就电动机通电为什么运转提出自己的猜想。
2.通过拆装模型电动机的实践过程,认识电动机的两大组成部分,并学习用合理简化的方法对事物进行分析。
3.培养学生动手学习的习惯和积极投入对电动机原理探索的兴趣。
【学习过程】
一、认识电动机
议一议:结合课本图16-1,请列举出装有电动机的家用电器的名称,比一比,看谁列举得多。

(1)活动一:让电动机转起来。
自主研学:结合课本图16-2a、b,按实验要求完成实验,
回答:
1、在实验中连接好电路,开关闭合后,电动机是否转动?

2、如果电动机不转,不转的因素是什么?

3、电动机为什么会转动?

4、和邻组同学交流一下,电动机的转动方向是否一样?如不一样,是什么原因引起的?

(2)活动二:将电动机拆开。
自主探究:认真拆开电动机模型并与图16-3比较回答问题:
电动机的两个最主要的部件是_______和_______。
二、关于电动机为什么会转动的猜想
1、提出问题:________________________________________
[帮你一把]复习:奥斯特实验的发现——电流周围存在着磁场,并通过磁场对磁体发生作用,即电流对磁体有力的作用,再让我们逆向思索,磁体对电流有无力的作用呢?
2、猜想与假设:学生交流讨论:
电动机的转动可能与________和_______有关,磁场可能会对通电线圈产生________而使线圈转动。
3、自主研学:阅读课本结合图16-4回答:
a、通电线圈受力转动的问题可用________和_______进行研究。
b、在科学研究中一种新的方法是__________________________。
c、请你课后拟定一个进一步实验的计划。

【课堂小结】请梳理出本节课的知识重点写在下面。

【达标练习】
1、下列家用电器中没有电动机的是:()
A、洗衣机B、电风扇C、电饭锅D、电冰箱
2、让电动机转起来的活动中:
(1)把电源、开关、电动机用导线连接起来组成一个电路,画出你的电路图。

(2)闭合开关,发现电动机不转,不转的原因可能是。为了使其转动,你进行的操作是。
(3)与其他同学交流,你们的电动机转动的方向是否完全一致?探讨一下让电动机转动的方向一致有哪些方法?

(4)将你的电源正负极对调后,电动机转动方向是否改变?

3、拆开实际的电动机后发现,它的内部结构由装有的定子和嵌有的转子组成。拆开模型电动机后发现,它的内部主要由和组成。可见,电动机的两个最主要的部件是和。
4、电动机模型正确安装后,接通电源,线圈中有电流时,电动机不转,不可能造成这一现象的原因是()
A、受的摩擦力太大B、电源的正负极接反了
C、电源电压太低D、磁体的磁性太弱
5、为了探究通电线圈受力转动的具体情况,需要对电动机的部件进行合理的简化,简化的情况是:电动机转子上的线圈组
一个线圈中的一段导线。
【拓展提高】
6、课本图16-5,制作一台简易电动机。
⑴要使它能连续转动,关键是通电线圈两端引出线的制作,你是如何制作的?

⑵改变线圈中的电流方向,转动情况有什么变化?

⑶对于它为什么能转动,你的猜想是什么?

【课外空间】
电动机
电动机分直流和交流两大类。后者又分异步电动机和同步电动机两种。异步电动机的定子铁芯由许多硅钢片相互绝缘叠压成筒形结构,内表面有凹槽,定子线圈绕组就放在这些槽里。转子也用硅钢片叠压而成,固定在机轴上。若异步电动机的定子线圈通过交流电,就形成旋转磁场。处在磁场里的转子产生感应电流与磁场相互作用,使转子旋转。其转速总是小于旋转磁场的转速,故名异步电动机。同步电动机的定子与异步电动机相同,转子线圈通电时产生固定磁场,定子的旋转磁场以一定转速旋转,吸引转子和它同步旋转。直流电动机与直流发电机完全相同,可以互用。其定子产生固定磁场,转子通过换向器使线圈在各个位置上有固定的电流方向。通电的转子线圈在定子的磁场作用下磁转。直流电动机按激磁方式(磁极的激磁绕组与电枢绕组的连接方式)的不同可分为他激、并激、串激和复激等几种。
凡容量在100kW以下没有特殊要求的机械可都用某种异步电动机。对起动力较大而调速范围不大的设备(如吊车、绞车和升降机等)宜用同步电动机。直流电动机的主要特点是起动力矩较大并可在较大范围内连续调速,适合于某些刨床、铣床和轧钢机的控制设备,以及汽车、电气火车和市内电车等。按电动机的结构型式有防护式和封闭式等。防护式电动机用保护罩隐蔽通风孔,防止铁屑和雨水等进入内部;封闭式电动机没有通风孔,靠电动机自身表面散热,灰尘和水气不能进入内部,特别适用于工地、锅炉房、化工厂等灰尘、潮气和腐蚀性气体较多的地方。
拖“辫子”的电动机
在地壳与大气层的电离之间,竟存在着有3×105V电位差的大气电场,这大气电场虽然很高,但由于空气的电导很小,产生的电流非常微小。
大气电场虽然早被发现,但一直无法利用。人们发现了一种能长久保持带电状态的物质——驻极体以后,有人利用它的开缝效应制成一种新型电动机。这种电动机需要高电压(几千伏以上)和低电流(几毫安、甚至几微安)的电源才能工作,而大气电场恰好具备这些特点。于是一台既不用直流,又不用交流的特殊电动机在美国西弗吉尼亚大学问世了,它被称为“大气电场电动机”。
这台电动机拖着两根长长的“辫子”,一根与该大学一幢11层的大楼上的天线相接,另一根与地线相接。这样可从大气电场里获得上千伏的电压和1UA的电流,电动机每分钟可转几百次。大气电场电动机由三个圆盘组成,上、下两个圆盘用铝箔和云母胶合而成,并在铝箔中间开一道细缝,细缝两边的电极分别加上不同极性的电压时,中间的驻极体就会受到一个与两个电极平行的作用力,于是转动起来。电机的转轴是一根有机玻璃棒,两端用宝石轴承支持着。
目前,大气电场电动机的最大功率已超过100W,但如用作动力装置尚有一定距离。如果将来能设计出一种能获得较大电流的天线,使更大功率的大气电场电动机转动,那么,人类就能从大气电场这个天然发电厂里取得廉价电力了。

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第十七章电动机与发电机
17.1关于电动机转动的猜想
教学目标
知识目标
1.了解电动机的结构。
2.猜想电动机转动的原因,并学习用合理简化的方法对事物进行分析。
教学重点
1.探究电动机的内部结构。
2.掌握科学探究法来研究新问题。
教学难点
用合理简化的方法对事物进行分析。
器材准备
三用导轨(支架)、小蹄形磁铁、直导体、带转轴的两用小线圈、电池盒、开关、导线等、玩具电动机、直流电动机模型。
教学过程
一、引入新课
课件展示玩具汽车,电扇,洗衣机等。通过展示电扇、电吹风、洗衣机等各种电器,感受电气化带来的方便,初步领略电气化对现代文明社会的促进作用。
出示教具:玩具电动机,并演示。这是只玩具电动机,通电后它就转动了。为弄清楚电动机通电后为什么会转动这个问题,就需首先了解电动机的结构。
二、新课教学
探究点一:探究电动机的内部结构
1.认识电动机
通过展示电动机模型,然后分拆电动机,观察电动机的构成,知道电动机的最主要的两部件(转子和定子)
板书:电动机由两部分组成:转子和定子。电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
探究点二:电动机转动原因的猜想
出示直流电动机模型,介绍并演示。
教师:这是蹄形磁铁,有一个矩形线圈放置在磁场里,现在给矩形线圈通电,请注意观察。
提问:观察到了什么现象?
学生:通电线圈在磁场里转动。
出示教具:介绍课桌上的器材,并提出实验要求,特别提醒学生在实验时,通电时间要短暂,因为这个电路实际上是电源短路,同时要把观察到的现象记录下来。
学生实验:如何让电动机转起来。
教师点拨:奥斯特实验的发现电流周围存在着磁场,并通过磁场对磁体发生作用,即电流对磁体有力的作用。
教师和学生共同做探究电动机转动原因的实验。学生动手将电动机连入电路中,教师再旁做指导。
进一步提问:请同学们汇报一下刚才实验时,磁极的位置、通入的电流方向以及通电导体的受力方向。
讨论:为什么在这一个实验中通电导体在磁场中的受力方向有的向左,有的向右呢?请同学们分析一下,可能是什么原因?在讨论交流中,有的学生猜想受力方向可能与电流方向有关,有的认为可能与磁感应线方向有关,有的认为受力方向可能与电流方向及磁感应线方向都有关系。
学生猜想、讨论。
教师让学生复习下节课的内容。探究新问题:上述实验中,通电线圈能否一直转动下去,若要使它一直转动下去,你设想可采用哪些方法?
板书设计
17.1关于电动机转动的猜想
1.电动机的结构:转子和定子。电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
2.电动机转动原因的猜想
电动机的转动可能跟电流方向及磁感应线方向有关。由于磁场对通电线圈产生力的作用,电动机才会转动起来。
教学反思
本节课我以玩具电动车中的电动机做电动机模型,并让学生能看清简单电动机的构造。之后我通过简单的实验来让学生和我一起来说明实验现象,从而引出影响电动机转动原因的各种猜想。在师生互动环节学生都很踊跃地举手发言,最后我让学生自己动手做实验来验证他们的猜想。由于本节内容较多,在让学生经历探究实验的过程时间给得不够充分,没有让学生亲自动手操作,对少中下水平学生来说显得节奏过快。

“电动机”,


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教材分析

电动机是我们生活中常见的一种电气化设备,电动机将电能转化为机械能,从而带动各种生产机械和生活用电器的运转。电动机的应用很广,种类也很多,但它们工作的原理都是一样的。如何从日常生活中常见的现象入手,激发学生探究的欲望是新课标的新体现。在旧教材中,这节书的内容分为三部分:磁场对电流的作用,直流电动机,实验:装配直流电动机模型。这就是传统的教学模式,先讲理论再进行实践。而新教材把这三节合并为“电动机”,从与生产、生活密切相关的现象入手,激发学生的兴趣,再探讨电动机的原理,“从生活走向物理”,这样使学生更易于接受。旧教材要求学生用左手定则判断通电导线在磁体中的受力方向,而新标准则要求“通过观察,了解通电导线在磁场中会受到力的作用,力的方向与电流及磁场的方向都有关系”,与旧教材相比,要求已经降低,减轻了学生的学习负担;再者,新教材中由学生探究模拟电动机的实验对于学生了解电动机的基本构造有很大的帮助,使学生更好地理解电动机的原理和换向器的作用;最后由学生讨论生活中有哪些地方用到电动机,真正体现“从物理走向生活”的新理念。

这节课的内容比较多,我把它分为2课时来讲,第一节课主要讨论磁场对电流的作用及让学生探究实验“小小电动机”,最后留下一个问题让学生课外思考,为下一节课做好铺垫。第二节课主要介绍电动机的结构和换向器的作用。换向器的作用是以探究和比较的方法来介绍的,让学生自己由“小小电动机的实验”解决相关的问题,最后得出换向器的作用。

教学目标

知识与技能

①了解磁场对通电导线的作用;

②初步认识科学与技术、社会之间的关系。

过程与方法

经历制作模拟电动机的过程,通过实验方法探究直流电动机的结构和工作原理。

情感、态度与价值观

通过了解物理知识如何转化成实际技术应用,进一步提高学生学习科学技术知识和应用物理知识的兴趣。

重点与难点

重点

①通电导线在磁场中受到力的作用,力的方向跟电流的方向、磁场的方向都有关;

②直流电动机的能量转化。

难点

电动机能够持续转动的原因。

教学准备

教师:U形磁铁、电源、导线、开关、线圈和电动机演示模型。

学生:U形磁铁、小小电动机线圈、5号电池(2节)、金属支架、硬纸板和电动机模型。

板书设计

第四节电动机

一、磁场对通电导线的作用

结论:

①通电导线在磁场中受到力的作用。

②通电导体所受力的方向跟电流方向、磁场方向有关。

二、电动机的基本结构

②换向器的作用:改变线圈的电流方向,使线圈得以持续转动。

三、生活中的电动机

①电动机的作用:把电能转化为机械能。

教师活动

学生活动

说明

课前活动

多媒体展示机床、电力机车、汽车、电梯、电扇、冰箱等各种电动玩具,同时播放他们运转时的声音。

欣赏图片,感受电气化带来的方便。

初步领略电气化对现代文明社会的促进作用。

导入新课

课件展示播放图片中的几种机械的结构示意图,暗示电动机的位置,并提出问题:电动机转动的原理是什么?

思考是什么带动机械转动的?

让学生知道这些靠电转动的机器都少不了一个重要的设备──电动机,激发学生探究电动机转动的奥秘。

讲授新课

提示回忆奥斯特电生磁的实验,用课件展示奥斯特实验的过程、结果及实验装置图。引导学生进行逆向思维:磁体对电流有没有作用?(即磁体产生的磁场对电流有没有力的作用?)怎么样去验证你的想法。

回忆奥斯特实验,进行逆向思维,猜想问题的结论。小组讨论解决问题的办法并讨论实验的方案和实验中可能出现的情况。

引导学生思考,培养学生的逆向思维能力。

由学生自己提出问题和猜想,再由猜想去寻找验证猜想的实验方案。从学生自己提出的问题出发,可把学生的注意力吸引过来,而且他们观察的目标也更明确。

由学生猜想、讨论得出“导线在磁场中有没有受到力的作用”的实验方案,出示演示实验仪器,并演示实验验证学生的猜想。写出实验结论。

观察实验现象。

多点时间让学生讨论,并提出他自己的看法。不能单由教师一味地“灌”,自己把实验演示一下就简单完事。

提出“通电导线在磁场中是不是永远向一个方向运动”的问题让学生继续猜想,然后按照学生的猜想演示实验,验证他们的想法。

最后让学生将看到的实验现象总结得到:通电导线在磁场中受到的力的方向和电流方向、磁场方向有关。

思考问题,并提出自己的想法,观察导线运动的情况。

总结实验结果,思考并着手验证自己的想法。

由学生自己总结,培养学生总结归纳的能力。

让学生明白一个正确的判断不仅要有理论依据还要用实验来证明。

在总结以上实验的基础上,启发学生思考:把一个通电线圈放在磁场里,线圈会怎样运动?指导学生做好“小小电动机”的实验,说明实际的电动机就是这样工作的。并提出疑问为下一节课做铺垫。

小组实验,观察实验现象。

叙述实验的现象并加以总结。

课后思考问题,提出自己的想法。

学生通过探究实验和总结实验结论,检验了自己的判断。

在学生学习后提出问题并给他们思考的空间,这样容易引发他们探究的兴趣。

让学生观察直流电动机由什么部分组成?

通过演示实验和多媒体展示分析出:普通的线圈在磁场中是不能持续运转的。让学生联系所遇到的问题思考解决的办法(提示和“小小电动机”相比较)。

从学生提出的解决办法中总结,引出直流电动机的换向器。让学生观察换向器的工作情况。

观察,回答问题。

回答上次留下的问题,并讨论解决问题的办法。提出各自的想法。

观察演示图,分析受力的情况。

通过直观教学,为探讨电动机的工作做好铺垫。

承前启后,培养学生敏锐的观察能力。

利用直观的方式(模型),结合图示,引导学生分析问题,合乎情理地进入学生的认知结构。而且是由简单到复杂、由易到难,符合学生接受知识的特点。

讲解了换向器的工作原理再由学生自己验证想法,使他们印象更加深刻。

总结学生的叙述,并且说明科学探究应多思考、多动手实践,必须付出艰苦的劳动。

观察,并说明换向器是怎样工作的。

培养学生认真研究和坚持不懈的科学态度。

提问:电动机的主要作用是什么?(提示可以从能量方面来考虑)

引导学生自己列举生活中还有哪些地方用到电动机。

认识到科学探究不能马虎了事。

引导学生学以致用,培养他们的发散性思维,激发学习兴趣。

由所学过的知识回答问题。

思考,举例。

最后师生共同总结,布置作业。

电动机


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●教学目标
一、知识与技能
1.了解磁场对通电导线的作用.
2.初步认识科学与技术之间的关系.
二、过程与方法
1.通过演示,提高学生分析概括物理规律的能力.
2.通过制作模拟电动机的过程,锻炼学生的动手能力.
三、情感态度与价值观
通过了解物理知识如何转化成实际技术应用,进一步提高学生学习科学技术知识的兴趣.
●教学重点
磁场对电流的作用.
●教学难点
1.分析概括通电导体在磁场中的受力方向跟哪两个因素有关.
2.理解通电线圈在磁场里为什么会转动.
●教学方法
实验法、启发式、演示法.
●教具准备
电源、蹄形磁体、开关、导线、铜棒(导体)、滑动变阻器、线圈、导轨、投影、微机.
●课时安排
1.5课时
●教学过程
一、复习提问,引入新课
1.磁场的基本性质是什么?
(磁场对放入其中的磁体产生力的作用)
2.电流的磁效应是什么?
(通电导体周围存在着磁场,磁场的方向跟电流的方向有关,这种情况叫做电流的磁效应)
[演示]直流电动机通电转动.
[师]电动机为什么会转呢?
(引导学生回忆奥斯特实验,知道通电导体周围存在磁场,能使小磁针偏转,即电流对磁体有力的作用,启发学生逆向思维)
[师]磁场对电流有没有力的作用呢?
[生甲]磁场对电流不一定有力的作用.
[生乙]磁场对电流应该有力的作用,这样电动机才会转动.
[师]哪位同学回答的正确?我们知道生产和生活中的许多电器都需要电动机来带动,电动机已经深入到现代社会生产生活的各个角落,下面我们就来研究电动机的工作原理,来获得正确的答案.
第六节电动机[板书]
(一)磁场对通电导线的作用[板书]
[演示]把导线ab放在磁场里,接通电源,让电流通过导线ab,观察它的运动,说出观察到的现象,讨论得出它的结论.
[生甲]接通电源,导线ab向外(或向里)运动.
[生乙](讨论得出)通电导体在磁场中受到力的作用.
1.通电导体在磁场中受到力的作用.[板书]
[师]把电源的正负极对调后接入电路,使通过导线ab的电流方向与原来相反,观察导线ab的运动方向.
[生甲]合上开关,导线ab向里(或向外)运动,与刚才运动方向相反.
[生乙]这说明通电导体在磁场中受到的力的方向与电流通过导体的方向有关.
[师]保持导线ab中的电流方向不变,但把蹄形磁体上下磁极调换一下,使磁场方向与原来相反,观察导线ab的运动方向.
[生甲]磁极调换后观察到导线ab的运动方向改变.
[生乙]这表明通电导体在磁场中运动方向与磁感线方向有关.
教师边说边板书
2.通电导体在磁场中受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关[板书]
[师]当电流方向或者磁感线方向变的相反时,通电导体受力方向也变的相反.那么,把一个通电的线框放到磁场中,它会怎样运动?
[生甲]通电线圈在磁场中旋转.
[生乙]通电线圈在磁场中转动90°,摆动后静止.
[师]那么我们能不能让它不停地转动?想一想,做做看.
[探究]让线圈转动起来.
教师巡迴检查,学生分组制作.
[生甲]我们组是先把漆包线在火柴盒等模子上绕了一个圈(不必绕的太多).把两个引出端用胶带固定在线圈上,使两端引线在一条直线上.用小刀刮去两端引线的漆皮,不过注意一端全部刮掉(可以用砂纸打),另一端只刮去半圈,这样线圈就做成了.
[生乙]我们组是剪两段直径约1mm,长度约100mm的相同的铜丝,上端弯成Z字形,下端与导线相连并用图钉固定在硬纸板(或木板)上,与线圈相连的端点要大致保持在同一水平面上,这样支架就做成了.
[生丙]把线圈放在支架上,磁铁放在线圈下方,通电调整磁铁位置,使磁铁与线圈尽量靠近,但又不能相互接触,并用手轻推线圈,线圈就不停地转动起来.
[生丁]我们组的线圈不停地转动起来后,我们改变电流方向,发现线圈转动方向也发生改变.
[生戊]我们组是线圈不停地转动起来后,改变磁极极性,发现线圈转动方向也发生改变.
[师]经过大家的努力,我们做出一台小小电动机,那么电动机的基本构造是什么样的?看投影.
(二)电动机的基本构造[板书]
[生甲]电动机由两部分组成:转子和定子.
[生乙]电动机里,能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子.
[师]在上面探究活动中,我们使线圈转起来了.如果把“小小电动机”线圈两端引线的漆皮全部刮掉,线圈又会怎样运动呢?
[生甲]接通电源,线圈在磁场里发生转动,但转动不能持续下去,转90°角摆几下就停了.
[师]怎么解释这一现象呢?看演示.
[演示]使线圈位于磁体两磁极间的磁场中.
1.使线圈静止在图乙位置上,闭合开关,观察.
[生]发现线圈没有运动.
[师]这是由于线圈ab、cd两个边受力大小一样,方向相反的原因,这个位置是线圈的平衡位置.
2.使线圈静止在图甲位置上,闭合开关观察.
[生甲]线圈受力沿顺时针方向转动.
[生乙]可是线圈能靠惯性越过平衡位置,但不能继续转下去,最后要返回平衡位置.
[生丙]为什么会返回呢?
[师]看图丙,使线圈静止在这个位置上,这是刚才线圈冲过平衡位置以后所到达的地方,闭合开关,观察.
[生甲]线圈向逆时针方向转动.
[生乙]这说明线圈在这个位置所受力是阻碍它沿顺时针方向转动的,这也就使线圈返回平衡位置.
[生丙]那我们在探究实验中,线圈为什么能连续转动呢?
[生丁]因为小小电动机两根引线,一根刮去半周,一根刮去一周,而线圈没刮半周,是都接在电路里,刮去半周的只有刮去的部分接入电路里.
[生戊]刮去半周有什么作用?
[生己]刮去的通电,没刮去的绝缘,不通电.
[生辛]当线圈转过平衡位置,如果供电,线圈就受到阻碍它沿原来方向转动的力.如果不供电线圈由于惯性会继续转动,小小电动机就是利用这个原理工作的.
[师]在“小小电动机”中我们只利用了一半的电力,也就是线圈每转一周,只有半周获得动力.如果设法改变后半周电流的方向,使线圈在后半周也获得动力,线圈将会更平稳、更有力地转动下去.实际的直流电动机是通过换向器来实现这项功能,看屏幕(微机内容为换向器的构造、作用)
[生甲]换向器的构造,两个铜半环E和F跟线圈两端相连,它们彼此绝缘,并随线圈一起转动.
[生乙]A和B是电刷,它们跟半环接触,使电源和线圈组成闭合电路.线圈转动时,它通过换向器使电流方向发生改变,使线圈的受力方向总是相同,线圈就可以不停地转动下去了.
[生丙]换向器的作用:当线圈刚刚转过平衡位置时,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.
[师]实际的直流电动机都有多个线圈,每个线圈都接在一对换向片上.除直流电动机外,生活中还经常用到交流电动机,交流电动机也是利用通电导体在磁场中受力来运转的.我们看课本生活中的电动机,从这段你知道了什么?
(三)生活中的电动机[板书]
[生甲]电动机工作实质是电能转化为机械能.
[生乙]电动机优点:构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小、无污染.
[师]这节课大家表现非常的好,我们把这节课内容进行小结.
三、小结
本节主要学了磁场对通电导体的作用,电动机的基本构造,生活中的电动机,结合投影与学生们小结.
四、布置作业
动手动脑学物理②
参考答案:
1.这个问题对初中学生来说可能比较难,只要能说出改变电流方向使电动机反转就可以了.
2.按课本要求,让学生自己课后调查家庭及社会中电动机的使用情况.
五、板书设计
第六节电动机
一、磁场对通电导线的作用
1.通电导体在磁场中受到力的作用.
2.通电导体在磁场中受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关.
二、电动机的基本构造
三、生活中的电动机

文章来源:http://m.jab88.com/j/26213.html

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