第三章第四节安培力的应用
高中物理第三章磁场第四节安培力的应用课件粤教版选修3_1.ppt
小试身手
2．(多选)电流表(指针受力发生偏转)就是利用安培力的பைடு நூலகம்
原理，现要使指针偏转角度增大，可以( )
A．增大电流
B．减小电流
C．增强电流表内部的磁场 D．减小电流表内部的磁场
解析：电流表的指针偏转是通电线圈在磁场中受到安培
力的作用，使其产生力矩，从而偏转．当偏转增大时，则安
培力要增大．只有当增大电流，或增强内部的磁场时，才能
2．工作原理． 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制 成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线 圈便在磁力矩作用下绕轴转动． 3．直流电动机的起动力矩大，容易调整，广泛应用 在电车、电力机车、矿井提升机等起重设备中．
【典例 1】 如图所示，电动机模型的 矩形线圈长边的长为 5 cm，共 20 匝，通入 1 A 电流，磁场的磁感应强度是 0.5 T(当作匀 强磁场考虑)，线圈长边一侧受到的最大安培力是多少？ 如果通入 2 A 的电流呢？
2．电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布 的：所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈 处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零 度．该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆上， 各点的磁感应强度 B 的大小是相等的．
3．电流表的工作原理． 如下图所示，矩形线框两条边所受安培力大小相等， 方向相反，大小为 F＝BIL，但两力不在一条直线上，两 个力形成一对力偶，设两力间距为 d，则安培力矩 M＝ Fd＝BILd＝BIS(其中 S 为线圈面积)．由于线圈由 N 匝串 联而成，所以线框所受力矩应为 M1＝NBIS，电流表内的 弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩，已知弹簧产生的弹性 力矩 M2 与指针的偏转角度 θ 成正比，即 M2＝kθ(其中 k 由弹簧决定)，当 M1＝M2 时，线圈就停在某一偏角 θ 上， 固定在转轴上的指针也转过同样的偏角 θ，并指示刻度盘 上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流大小．
安培力的应用
4通电导线在磁场中受到的力[学习目标] 1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILB sin θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理．一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B与I所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝ILB. 2．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，公式F＝ILB sin_θ.三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．线圈平面与磁场方向平行，如图1所示．图14．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱．1．判断下列说法的正误．(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(×)(2)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)(3)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√)(4)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大．(√)(5)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关．(√)2．如图2所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，并写出安培力的方向．图2答案(1)ILB垂直于导体棒斜向左下(2)ILB垂直纸面向外(3)ILB垂直于导体棒斜向右下(4)0一、安培力的方向按照如图3所示进行实验．图3(1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案(1)受力的方向改变(2)受力的方向改变安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则1．安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流I和磁场B所决定的平面．(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直．(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心．2．平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．例1画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)．图4答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则．二、安培力的大小(1)在如图5所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？图5(2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？答案(1)F＝BIL(2)0(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝B sin θ，F＝B⊥IL＝BIL sin θ.对公式F＝ILB sin θ的理解1．公式F＝ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响．2．公式F＝ILB sin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端．图63．公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角(1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB.(2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是()答案 A解析 题A 图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F ＝BIL cos θ，A 正确；题B 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，B 错误；题C 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，C 错误；题D 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，D 错误．例3 (多选)如图7所示，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc ＝∠bcd ＝135°，流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．关于导线abcd 所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( )图7A ．方向沿纸面垂直bc 向上，大小为(2＋1)ILBB ．方向沿纸面垂直bc 向下，大小为(2＋1)ILBC ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转30°，力的大小不变D ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转60°，力的大小减半答案 AC解析 整段导线的有效长度为(2＋1)L ，由安培力公式F ＝BIL 可知，导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力大小为(2＋1)BIL ，方向竖直向上．在纸面内将abcd 旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A 、C 正确，B 、D 错误．三、安培力的实际应用例4 (2020·北京市朝阳区高二期中)一种可测量磁感应强度大小的实验装置如图8所示．磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场．其余区域磁场的影响可忽略不计．此时电子测力计的示数为G 1.将一直铜条AB 水平且垂直于磁场方向静置于磁场中．两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成闭合回路．闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I 时，电子测力计的示数为G 2，测得铜条在匀强磁场中的长度为L .铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是( )图8A ．铜条所受安培力方向竖直向下B ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1－G 2ILC ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 2－G 1ILD ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1＋G 2IL答案 C解析 由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A 错误；由牛顿第三定律可知，铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡条件可知：G 2－G 1＝BIL ，则铜条所在处磁场的磁感应强度大小为B ＝G 2－G 1IL，选项C 正确，B 、D 错误．1．(安培力的方向)(2019·静海一中高二上调研)图中B 表示磁感应强度，I 表示通电长直导线中的电流，F 表示磁场对导线的作用力．它们三者的方向间的关系，正确的是( )答案 A解析 由左手定则可知，A 中导线所受安培力向上，B 中导线所受安培力向左，C 中导线所受安培力向下，D 中导线所受安培力向左，故A 正确．2．(安培力的大小)如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，则各导线所受到的安培力分别为：图9F A ＝______，F B ＝______，F C ＝______，F D ＝______.答案 BIL cos α 2BIL 2BIR 03．(磁电式电流表)(多选)(2019·银川一中高二上期末)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表．这种电流表的构造如图10甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，如图乙所示，下列说法正确的是( )图10A．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用答案CD。
3-4安培力的应用
例 5 、如图 3 － 2 － 10 所示，条形磁铁放在水平桌 面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导 线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流， 用N表示磁铁对桌面的压力的反作用力，用f表示 桌面对磁铁的摩擦力，导线中通电后与通电前相 比较( ) A．N减小，f＝0 B．N减小，f≠0 C．N增大，f＝0 D．N增大，f≠0 图3－2－10
例10、质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为 θ＝ 37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度 d ＝ 0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强 度 B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下， 如图3－2－8所示．现调节滑动变阻器的触头，试 求出为使杆 ab 静止不动，通挂在磁铁N极附 近：磁铁处于水平位置和线圈在同一平面内， 且磁铁的轴线经过线圈圆心，线圈将[ ] A．转动同时靠近磁铁 B．转动同时离开磁铁 C．不转动，只靠近磁铁 D．不转动，只离开磁铁
例3、在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金属圆环， 则两环的运动情况是 A. 彼此相向运动，具有大小相等的加速度 B. 彼此相向运动，电流大的加速度大 C. 彼此相向运动，质量小的速度大 D. 彼此背向运动，质量大的速度小
B．向纸外平动
C．N极向纸外，S极向纸内转动 D．N极向纸内，S极向纸外转动
三、安培力作用下的物体平衡
1 ．有安培力参与的物体平衡，此平衡与前面所讲 的物体平衡一样，也是利用物体平衡条件解题．只 是多了一个安培力而已．
2 ．与闭合电路欧姆定律相结合的题目，主要应用： (1)闭合电路欧姆定律； (2)求安培力用公式F＝BIL； (3)物体平衡条件．
解析：选 C.如图所示，画出一条通过电流 I处 的磁感线，电流I处的磁场方向水平向左，由 左手定则知电流I受安培力方向竖直向上，根 据牛顿第三定律知，电流对磁铁的作用力方 向竖直向下，所以磁铁对桌面压力增大，由 于磁铁没有相对于桌面的运动趋势，故桌面 对磁铁无摩擦力作用．
第四节安培力的应用
一个指针，线圈两端分别接在两个
螺旋的弹簧上，被测电流经过这两 个弹簧流入线圈
蹄形磁铁和铁芯间磁场特征
电流表中磁铁与铁芯之间磁场是均匀辐射分布的.
【说明】
由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的
使交流电动机技术上有了突破的发展。这种电动机广泛使
用至今。
1.直流电动机突出的优点是________________. 答:通过改变输入电压很容易调节它的转速. 2.为什么磁电式电表不能用来测量较强的电流? 答:因为电流表绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很
弱(几十微安到几毫安).如果通过的电流超过允许值,很
容易把它烧坏.
3.如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴 转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行.线圈中电流方向 如图所示,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转
动起来（ B ）
A.方向沿x轴的恒定磁场 B.方向沿y轴的恒定磁场 C.方向沿z轴的恒定磁场 D.方向沿z轴的变化磁场
4.如图所示,给出了通电闭合线圈在匀强磁场中的不同
第四节 安培力的应用
1.知道直流电动机、磁电式电表的构造及原理。 2.能判断通电线圈在磁场中所受安培力的大小及方向。
3.体验动手做实验的乐趣,培养动手操作能力。
4.通过实物演示,增加学习物理的兴趣,激发求知欲。
复习回顾
1.判断图中通电导线所受安培力的方向
F
计算公式： B ⊥I 时， F=ILB
F
力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过 的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。
高中物理3.4安培力的应用课件粤教版选修3_1
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
如图所示,我们知道电流的大小可以由电流表直接读出,你知道 电流表通电后,它的指针为什么能够发生偏转吗?
答案：电流在磁场中受到安培力作用而发生偏转.
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
知识精要
思考探究
典题例解
迁移应用
①指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方 向是相反的 ②通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转的角度也越大 ③在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀强磁场 ④在线圈转动的范围内,线圈所受磁力矩与电流有关,而与所处 位置无关 A.①②③ B.③④ C.①②④ D.②③④
知识链接
案例探究
类题试解
知识链接
案例探究
类题试解
解析：方法一:电流元分析法.弓形线圈可以等效为如图甲所示 的矩形线圈,由左手定则可知:上下两个电流元所受安培力为零,ad 边所受的安培力F1垂直纸面向外,cb边所受的安培力F2垂直纸面向 内,故b端向纸内,a端向纸外转动.方法二:特殊位置法.当线圈转到线 圈平面与纸面垂直时,ab处的磁感应强度B4比cd处的磁感应强度B3 大.由左手定则,由于对称性ad、cb边受到的安培力大小相等、方 向相反;ab电流元受到的安培力F4竖直向下;cd电流元受到的安培 力F3竖直向上,因为B4>B3,所以F4>F3,故线圈要靠近导线.
第四节
安培力的应用
目标导航
预习导引
学习目 标 重点难 点
1.了解直流电动机的原理. 2.了解磁电式电表的原理. 通电线圈在匀强磁场中所受安培力力矩及磁电式电流 表的工作原理.
目标导航
预习导引
一
二
一、直流电动机 电动机有交流电动机与直流电动机,直流电动机的突出优点就是 通过改变输入电压来调节它的转速.
安培力原理的应用
安培力原理的应用1. 什么是安培力原理？安培力原理是指通过电流在导线中产生的磁场对其他导体或磁体产生力的现象。
根据安培力原理，当电流通过导线时，会在其周围产生一个磁场，而这个磁场会对其他导体或磁体产生力。
2. 安培力原理的应用安培力原理在日常生活和工业领域中得到了广泛的应用，下面列举了一些常见的应用：•电动机：电动机是利用安培力原理工作的设备之一。
通过在导线中通过电流，产生磁场，在磁场中放置一个导体，则导体会受到施加在它上面的力，从而产生运动，实现电能转换为机械能。
•电磁铁：电磁铁是一种利用安培力原理制作的设备。
通过在铁芯上绕制导线，并通过电流，产生强磁场，以实现对铁制物体的吸附和释放，常用于起重吊运、电磁锁等方面。
•变压器：变压器是利用安培力原理来实现电能转换和调节的设备。
通过在一个闭合的铁芯上绕制两个相互绝缘的导线圈，通过其中一组导线圈中的电流产生磁场，从而在另一组导线圈中诱发电流，实现电能的转换和调节。
•磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种利用安培力原理来实现悬浮和推进的交通工具。
通过在轨道上设置电磁线圈，产生磁场，使列车悬浮在轨道上。
同时，在列车下方的导轨上放置导体，通过电流产生的磁场相互排斥，实现列车的推进和驱动。
3. 安培力的计算公式安培力的大小可以使用以下公式来计算：\[ F = BIL \]其中，F表示安培力的大小，B表示磁场的强度，I表示通过导线的电流，L表示导线的长度。
根据这个计算公式，可以得出以下结论：•当磁场的强度增加时，安培力的大小也会增加。
•当通过导线的电流增大时，安培力的大小也会增加。
•当导线的长度增加时，安培力的大小也会增加。
4. 安培力的应用案例4.1 电磁铁的应用电磁铁是一种非常常见的应用安培力原理的设备。
它由一个铁芯和绕制在铁芯上的导线组成。
当电流通过导线时，产生的磁场使得铁芯具有磁性，从而可以实现对铁质物体的吸附。
电磁铁广泛应用于起重吊运、电磁锁、电磁制动等方面。
【物理课件】选修3第四节安培力的应用ppt课件
大型和超大型直流电机的生产和维修
第四节 安培的应用 二. 磁电式电表
【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的
力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角 度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。
第四节 安培力的应用
【物理课件】选修3第四节安 培力的应用ppt课件
第四节 安培力的应用 直流电动机的运转过程：
第四节 安培力的应用 常见的直流电动机：
【说明】 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而
大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。
大型和超大型直流电机的生产和维修
大型和超大型直流电机的生产和维修
人教版 高中物理 选修3-1 第三章第四节 安培力(共47张PPT)
C.顺时针方向转动，同时离开ab
D.逆时针方向转动，同时靠近ab
a
c
d
2.利用结论法：（1）同向平行电流相互
吸引，异向平行电流相互排斥；
b
（2）两个电流不平行时，总有作用到方
向相同的趋势。
3.电流元分析法：
把整段电流分成很多小段直线电流，其中每一小段 就是一个电流元。先用左手定则判断出每小段电流元 受到的安培力的方向，再判断整段电流所受安培力的 方向，从而确定导体的运动方向。
要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强
磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，
求匀强磁场的大小和方向．
b
a
若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时 针转37°，此时ab仍然静止，则轨道对ab 的支持力和摩擦力为多大？
如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中， 有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质 量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm， 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和 方向如何？
2A，方向从M到N
B
M
N
I
磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯（软铁制成）。
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长 线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置， 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.
60.没有等出来的美好，只有拼出来的幸福。 1.不要把世界让给你讨厌的人。 54.年轻是我们唯一有权力去编织梦想的时光。 74.出发，永远是最有意义的事，去做就是了。 7.漂亮如果有秘诀，那就是：狠狠宠爱自己。 12、时间的步伐有三种：未来姗姗来迟，现在像箭一样飞逝，过往永远静立不动。 24.不比智力，比努力；不比起步，比进步。 42.不要嘲笑铁树。为了开一次花，它付出了比别的树种更长久的努力。 89.努力吧，为了以后能以完美的姿态出现在当初否定你的人面前。 90.最清晰的脚印是留在最泥泞的路上的。 48.最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。 8.人的生命似洪水在奔流，不遇着岛屿暗礁，难以激起美丽的浪花。 96.埋首前进，只为抬头能看见梦中最向往的地方。 11、人生苦短，用心生活。一点点体贴，一点点为他人着想，要相信，有的路，是脚去走。有的路，要心去走。活着就是好好感受。去爱吧 ，像不曾受过一次伤一样；唱歌吧，像没有人聆听一样；生活吧，像今天是末日一样。
2019精选教育第3章 第4节 安培力的应用.doc
第四节安培力的应用1．分类：电动机有直流电动机和交流电动机，交流电动机又分为单相和三相电动机．2．原理：如图3-4-1所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到向上的安培力，在安培力作用下线框转动起来．图3-4-1[再判断]1．电动机是利用安培力使线圈转动的．(√)2．电动机工作时，将其他形式的能转化为电能．(×)3．电动机的转速可通过改变输入电压调节．(√)[后思考]直流电动机与交流电动机相比，有什么优点？【提示】直流电动机突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速不太方便．[合作探讨]探讨：假如直流电动机通电前，线圈平面刚好与磁场垂直，即位于教材P85图3-4-2中的(b)、(d)两图所示的位置，通电后，电动机能否正常工作？【提示】不能．假如线圈处于这两个位置，通电后线圈各边所受的力都在线圈平面内，不能使线圈转动．[核心点击]结构及原理分析：如图3-4-2所示．a bc d图3-4-2(1)当线圈由位置d经位置a运动到位置b时，图中左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈顺时针转动；当线圈在位置b时，由于惯性继续转动；(2)当线圈由位置b经位置c运动到位置d时，由于电流换向，图中左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈继续顺时针转动；当线圈在位置d时，由于惯性继续转动；然后，线圈重复以上过程转动下去．1．要改变直流电动机的转动方向，可行方法有()A．适当减小电流强度B．适当减弱磁场C．改变线圈中的电流方向或把磁铁两极对调D．改变线圈中电流方向的同时对调磁铁两极【解析】线圈的转动方向跟通入的电流方向和磁场方向有关，而与电流强弱、磁场强弱无关，但不可同时改变电流方向和磁感线方向，故只有选项C正确．【答案】 C2．(多选)要使一台直流电动机的转速增大一些，下面哪些方法可行() A．减小线圈的面积B．增加线圈的匝数C．将磁极对调D．加大磁场的磁感应强度【解析】电动机的转速与所受安培力的力矩大小有关，对于相同的线圈，每边受到的安培力随I或B的增大而增大，而减小线圈面积时，安培力的力矩变小．故B、D都有可能增大转速．【答案】BD3．(多选)关于直流电动机，下列说法正确的是()【导学号：62032039】A．直流电动机的工作原理是磁场对电流的作用B．直流电动机正常工作时将电能转化为磁场能C．直流电动机的换向器是两个彼此绝缘的半铜环组成的D．电源的正负极和磁场的方向都改变，直流电动机的转动方向也改变【解析】直流电动机是因为受安培力而转动故A正确；其正常工作时要消耗电能输出机械能故B错误；为了保证直流电动机中的线圈在一周之内的转动过程中，线圈中的电流正好换向，必须有一个改变电流方向的装置——换向器，它必须由两部分组成且彼此绝缘，能随线圈一起转动，C正确；直流电动机的转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，因此如果两方向同时改变其转动方向不变，D错误．【答案】AC1．装置：磁电式电流表是在强蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套一个可以转动的铝框，在铝框上绕有线圈．铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针．线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流通过两个弹簧流入线圈．2．原理：如图3-4-3所示，当电流通过线圈时，线圈上跟铁芯轴线平行的两边受到安培力产生力矩，使线圈发生转动．同时由于螺旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩，最终达到平衡．线圈转动的角度由指针显示出来，根据电流与偏角关系，可以得出电流的强弱．图3-4-3[再判断]1．磁电式电表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向．(×)2．磁电式电表线圈受到的安培力始终与线圈平面垂直．(√)[后思考]图3-4-3中，均匀辐射分布的磁场是匀强磁场吗？【提示】不是．[合作探讨]探讨：磁电式电流表表盘的刻度为什么是均匀的？【提示】因为磁电式电表两极间装有极靴，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，所以表盘的刻度是均匀的．[核心点击]1．偏转原理2．偏转角度设线圈所在处的磁场的磁感应强度为B，线框边长为L，宽度为d，匝数为n，通入电流为I时，转过的角度为θ，由相关的知识可以知道θ＝nBLdK I，由此可以看出，偏转角度正比于电流．图3-4-44．关于磁电式电流表，下列说法错误的是()A．指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大C．在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关【答案】 C5．(多选)一只电流表，发现读数偏小，为纠正这一偏差，可行的措施是A．减少表头线圈的匝数B．减小永久磁铁的磁性C．增加分流电阻的阻值D．增加表头线圈的匝数【解析】电流大小一定的情况下，线圈匝数越多，磁感应强度越大，安培力越大，偏转角度越大，所以A、B错误，D正确，电流表表头和分流电阻并联，在总电流一定的情况下，欲使读数增大，必须增大通过表头的电流，根据并联电路的电阻之比等于电流的反比，表头电阻不变，增加分流电阻的阻值，可使线圈中电流增大，C正确．【答案】CD6．要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有()A．增加线圈匝数B．增加永久性磁铁的磁感应强度C．减少线圈面积D．减小转轴处摩擦【解析】当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置．于是有NBIS＝kθ，故θ＝NBSk I.可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数K(即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高．故选C.【答案】 C学业分层测评(十六)安培力的应用(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是()A．使磁场成圆柱形，以便线圈转动B．使线圈平面在水平位置时与磁感线平行C．使线圈平面始终与磁感线平行D．使线圈受电磁力矩始终最大【解析】线圈平面始终和磁感线平行，可使线圈在转动过程中所受电磁力矩始终最大，M＝NBIS，以保证转动效果，若磁场是匀强磁场，则当线圈转至和磁场垂直时，磁力矩为零．【答案】CD2．(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A．超导体的电阻为零B．超导体的磁性很强C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡【解析】列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的相斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮．因此两磁场方向必须相反．故C、D正确．超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车也不能悬浮，则A、B 错误．【答案】CD3．所谓电流表的灵敏度，是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小．偏角越大，灵敏度越高．下列方法不能提高磁电式电流表灵敏度的方法有A．增强永久磁铁的磁性B．增大螺旋弹簧的劲度系数C．增大线圈的面积D．增加线圈的匝数【解析】通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大．要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同电流时，让指针的偏转角度增大．所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，同时使安培力变大，即增加磁感应强度、增大线圈面积和增加线圈的匝数．【答案】 B4.电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线中电流方向如图3-4-5所示．当空间加上以下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来()图3-4-5A．方向沿x轴的恒定磁场B．方向沿y轴的恒定磁场C．方向沿z轴的恒定磁场D．任何方向的恒定磁场【解析】要想使线圈绕Ox轴转动起来，必须使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向沿y轴正向或负向，B正确．【答案】 B5.如图3-4-6所示，直导线MN与矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通有向上的电流I，矩形线框中通有沿逆时针方向的电流I0，则直导线中电流I的磁场对通电矩形线框各边的安培力合力()【导学号：62032040】图3-4-6A．大小为零B．大小不为零，方向向左C．大小不为零，方向向右D．大小不为零，方向向上【解析】ad、bc边所受安培力大小相等，方向相反，互相抵消，而ab、cd边所受的安培力不能抵消，由于ab边离MN近些，故斥力大于引力，C选项正确．【答案】 C6．(多选)对于放在匀强磁场中可绕垂直于磁场方向的轴转动的通电理想线圈，下列说法中正确的是()A．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大B．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零C．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力最大，合力矩也最大D．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零【解析】当线圈平面平行于磁感线时，两条边受到安培力作用，只不过这两个力大小相等，方向相反，合力为零，但它们不是作用在一条直线上且力臂最大，故对线圈的磁力矩最大；当线圈平面垂直于磁感线时，四条边所受安培力大小相等方向相反，作用在一条直线上且通过转轴，故合力为零，合力矩也为零．【答案】AD7．在磁感应强度为B的匀强磁场有一段长为2 m的直导线，直导线中通有2.5 A的电流，下列关于直导线所受安培力F的说法正确的是() A．如果B＝2 T，F一定是1 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 ND．如果F最大，通电直导线一定与B平行【解析】当直导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，受力最大；当直导线与磁场方向平行放置时，F＝0；当直导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，选项A、D错误，选项C正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关，选项B错误．【答案】 C8．(多选)如图3-4-7所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()图3-4-7A．一直增大B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终为零【解析】若F安<mg sin α，因安培力向上，则摩擦力向上，当F安增大时，F摩减小到零，再向下增大，B正确，C、D错误；若F安>mg sin α，摩擦力向下，随F安增大而一直增大，A正确．【答案】AB[能力提升]9．如图3-4-8甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()图3-4-8①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关()A．①②B．③④C．①②④D．①②③④【解析】当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．故C正确．【答案】 C10.如图3-4-9所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的圆心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成KLMN回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路() 【导学号：62032041】图3-4-9A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内以通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与电流一直平行，所以KN边、LM边均不受力．根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D正确．【答案】 D11.如图3-4-10所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码后，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()图3-4-10A．磁感应强度方向垂直纸面向里，B＝(m1－m2)gNIlB．磁感应强度方向垂直纸面向里，B＝mg 2NIlC．磁感应强度方向垂直纸面向外，B＝(m1－m2)gNIlD．磁感应强度方向垂直纸面向外，B＝mg2NIl【解析】电流反向时，右边再加质量为m的砝码后，天平重新平衡，说明安培力的方向原来竖直向下，由左手定则，知磁感应强度方向垂直纸面向里，设线圈质量为m0，根据平衡条件有m1g＝m2g＋NBIl＋m0g①m1g＝m2g＋mg－NBIl＋m0g②由①②解得B＝mg 2NIl.【答案】 B12.如图3-4-11所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两个相同的弹簧悬挂成水平状态，并使其位于垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属棒中通过0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长．g取10 m/s2，问：图3-4-11(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)当金属棒由a到b通过0.2 A电流时，弹簧伸长1 cm；如果电流方向由b 到a，而电流大小不变，则弹簧的伸长量又是多少？【解析】(1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得BIL＝mg故B＝mgIL＝0.01×100.4×0.5T＝0.5 T.(2)当金属棒由a到b通过0.2 A的电流时，弹簧伸长1 cm，对金属棒，根据平衡条件有BI1L＋2kx1＝mg电流方向由b到a时，同理有BI1L＋mg＝2kx2联立以上各式可得x2＝3 cm.【答案】(1)0.5 T(2)3 cm13.据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图3-4-12所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离s＝0.10 m，导轨长L＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v＝2.0×103m/s，求通过导轨的电流I.(忽略摩擦力与重力的影响)图3-4-12【解析】由题意知，炮弹加速的过程中只受安培力作用，则由牛顿第二定律有BIs＝ma炮弹做匀加速直线运动，因而v2＝2aL，联立得I＝12m v2 BsL，代入题给数据得I＝6.0×105 A. 【答案】 6.0×105 A。
高中物理 第3章 第4节安培力的应用课件 粤教版选修31
图3－4－6
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解析：本题考查通电线圈在匀强磁场中所受的安培力、力
矩，根据定义式 F＝BIL，M＝BIScos θ 分析解答． 图示位置的俯视如图甲所示，由安培力计算式和左手定则
理(chǔlǐ)，阻值很大)的电池两端，指针偏转30°，如果将其接
在电动势为2E，内阻为2r的电池两端，其指针的偏转角( )
A．等于60°
B．等于30°
C．大于30°，小于60° D．大于60°
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解析：本题考查电流表偏转角 θ 和电流强度 I 之间的关系， 可根据 I＝R＋E r和 θ＝NBkSI加以分析．
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第四节 安培力的应用(yìngyòng)
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精彩回眸
1．(双选)下列说法中正确的是( ) A．电荷在某处不受静电力的作用，则该处的电场强度为 零 B．一小段通电(tōng diàn)导线在某处不受磁场力的作 用，则该处的磁感应强度一定为零 C．把一个试探电荷放在电场中的某点，它受到的静电力 与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱
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2 ． 工 作 原 理 (yuánlǐ) ： 弹 簧 的 扭 转 力 矩 与 磁 力 矩 ___大__小__(d__à_x_iǎ_o_)_相__等__、__方__向__相__反．
3．磁电式仪表的特点是灵敏度__高__，可以测出很弱的电 流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱，如果 通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏，我们在使用时应该 注意．
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 安培力的应用 课件（36张）
③由M＝M′知，NBIS＝kθ，即θ＝NkBSI .对某一电流表，线 圈的偏转角度θ与电流I的大小成正比，根据指针偏转角度 的大小就可测出电流的数值. (3)电流方向改变时，安培力方向随着改变，指针的偏转方 向也随着改变，根据指针偏转方向，就可知道电流的方向， 因此，电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器.
4.如图13所示，一根长L＝0.2 m的金 属棒放在倾角θ＝37°的光滑斜面上， 并通过I＝5 A的电流，方向如图所示， 整个装置放在磁感应强度B＝0.6 T 竖 直向上的匀强磁场中，金属棒恰能静 止在斜面上，则该金属棒的重力为多 少？(sin 37°＝0.6)
图13
解析 从侧面对金属棒受力分析如图所示，安培力的 方向由左手定则可知为水平向右， F＝BIL＝0.6×5×0.2 N＝0.6 N.由平衡条件得重力 mg＝tanF37°＝0.8 N. 答案 0.8 N
属导轨间有一电源，在相距1 m的平行导轨上放一质
量为m＝0.3 kg的金属棒ab，通以从b→a，I＝3 A的电
流，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止.求：
图8
(1)匀强磁场磁感应强度的大小；
解析 此类问题是关于安培力的综合问题，处理此
问题仍需沿用力学思路和方法，只不过多考虑一个
安培力而已.画出导体棒的受力分析图，一般先画出
磁电式电流表 2.如图11所示是磁电式电流表的结构图及磁极间的磁场分布图， 以下选项中正确的是( )
图11
①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的
安培力矩方向是相反的 ②通电线圈中的电流越大，电
流表指针偏转角度也越大 ③在线圈转动的范围内，各
处的磁场都是匀强磁场 ④在线圈转动的范围内，线圈
安培力作用下的物体平衡
高中物理 第3章 第4节 安培力的应用同步备课课件 粤教版选修31
能 检
学
测
菜单
YJ ·物理 选修3-1
教 学
2．思考判断
课 堂
教 法
(1)电动机是利用安培力使线圈转动的．(√)
互 动
分
析 (2)电动机工作时，将其他形式的能转化为电能．(×)
探 究
(3)电动机的转速可通过改变输入电压调节．(√)
3．探究交流
教
当
学 假如直流电动机通电前，线圈刚好与磁场垂直，即位于教 堂
标
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
YJ ·物理 选修3-1
教 学
• (2)原理：如图3－4－1所示当电流通过线圈时，右边线框
课 堂
教 法 分 析
受在到安的培安力培作力用方下向 线框__转_向_动_下_起，来左．边线框受到____向_的上安培力，
互 动 探
究
教
当
学
堂
方
双
案
基
设
达
计
标
课
课
前
后
自
知
主 导
图3－4－1
难点)
3.了解磁电式电表的构造及原
课
课
前 自
理.
后 知
主
能
导
检
学
测
菜单
教 学 教 法 分 析
直流电动机
YJ ·物理 选修3-1
课 堂 互 动 探 究
教 1.基础知识
学
当 堂
方 案 设
(1机)分又类分：为电__动__机__有_和__三__相_直_电_流电动动机机．和交流电动机，交流电动
2019_20学年高中物理第三章磁场第四节安培力的应用课件粤教版
线圈，宽为L，共N匝，线圈的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面.当
线圈中通有电流I(方向如图所示)时，在天平两边加上质量分别为m1、m2的砝码 时，天平平衡；当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平
又重新平衡.由此可知(重力加速度为g) m1－m2g
A.磁感应强度方向垂直纸面向里，大小为 NIL
IL
图2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
3.(多选)如图3甲所示，扬声器中有一线圈处于磁场中，当音频电流信号通过线
圈时，线圈带动纸盆振动，发出声音.俯视图乙表示处于辐射状磁场中的线圈
(线圈平面平行于纸面)，磁场方向如图中箭头所示，在图乙中
A.当电流沿顺时针方向时，线圈所受安培
力的方向垂直于纸面向里
C.a导线受到的安培力方向向下
√D.b导线受到的安培力大小为BIL
图3
总结提升
磁电式电表内的磁场均匀辐向分布，通电线圈不管转动什么角度，线圈的 平面都跟磁感线平行，线圈受到的安培力都垂直于线圈平面.
例2 如图4所示，在一直流电动机的气隙中(磁极和电枢之间的区域)，磁感应 强度为0.8 T.假设在匀强磁场中垂直放有400匝电枢导线，电流为10 A，导线的 有效长度为0.15 m， 求：(1)电枢导线ab边所受的安培力的大小； 答案 480 N 解析 根据安培力公式，电枢导线ab边所受的安培 力的大小为F安＝NBLI＝400×0.8×0.15×10 N＝480 N.
合开关，调节滑动变阻器的滑片.当电流表示数为I时，电子测力计的示数为G2，测得 铜条在匀强磁场中的长度为L.铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是
A.铜条所受安培力方向竖直向下
G1－G2 B.铜条所在处磁场的磁感应强度大小为 IL
高中物理 3.4 安培力的应用课件 粤教版选修31
考点一 安培力作用(zuòyòng)下的平衡——电 磁炮
[例1] 电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图 所示，利用这种装置可以把质量为2.0 g的弹体(包括金属杆 EF的质量)加速到6 km/s.若这种装置的轨道宽2 m，长为100 栏
目
m，通过的电流(diànliú)为10 A，则轨道间所加匀强磁场的 链
匀强磁场考虑(kǎolǜ))，线圈长边一侧受到的最大安培力是多
少？如果通入2 A的电流呢？
栏 目
链
接
第十六页，共31页。
解析： 通入1 A电流(diànliú)时，线圈长边一侧受到 的最大安培力
F1＝E1lB＝20×1×0.05×0.5 N＝0.5 N，
通入2 A电流(diànliú)时，受到的最大安培力
通电后，线圈便在磁力矩作用下绕轴转动．
(3)直流电动机的起动力矩大，容易调整，广泛应用在 电车、电力机车(diàn lì jī chē)、矿井提升机等起重设备 中．
第七页，共31页。
3．磁电式电流表．
(1) 电 流 表 是 测 定 _电__流_强__弱__(_q_iá_n_ɡ__ru_ò)和方向 的电学仪．
栏
管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分 目
链
布的磁场特点(tèdiǎn)是大小相等、方向不同，故③错，④正 接 确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．故C 正确．
答案：C
第二十一页，共31页。
练习
3．(双选)关于磁电式电流表内的磁铁和铁芯之间的 均匀(jūnyún)辐向分布的磁场．下列说法中正确AD的是( )
接
场的分布特点．
4．能准确判定线圈各边所受磁场力的方向．
第三章第四节安培力的应用
电流元法
左手定则判断每段电流元受力的方 向，然后判断整段导线所受合力的
方向，从而确定导线运动方向
环形电流可等效成小磁针，通电螺 等效法 线管可以等效成条形磁铁或多个环
形电流，反过来等效也成立
Hale Waihona Puke 特殊位置 法通过转动通电导线到某个便于分析 的特殊位置，然后判断其所受安培 力的方向，从而确定其运动
结论法
两平行直线电流在相互作用过程中 ，无转动趋势，同向电流互相吸引 ，反向电流互相排斥；两不平行的 直线电流相互作用时，有转到平行 且电流方向相同的趋势
定性分析磁体在电流磁场作用下如 何运动的问题，可先分析电流在磁 转换研究 体磁场中所受的安培力，然后由牛 对象法 顿第三定律，确定磁体所受电流磁 场的反作用力，从而确定磁体所受 合力及运动方向
点难点
直流电动机的 基本构造以及 它的基本工作 原理.
磁电式电流表 的基本构造以 及运用它测量 电流的大小和 方向的基本原 理.
安培力 安培力
输入电压
电流 磁电式
均匀辐射
越大
正比 越大
大小
常用方法
具体做法
把整段导线分为多段电流元，先用
第三章第四节安培力的 应用
2020/8/17
学习目标
1.知道磁电式电流表 的基本构造以及运用 它测量电流的大小和 方向的基本原理. 2.知道直流电动机的 基本构造以及它的基 本工作原理. 3.知道直流电动机和 电流表的内部磁场的 分布特点. 4.能准确判定线圈各 边所受磁场力的方向 ．
重 重点
难点
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【典例 1】 如下图所示，电动机模型的矩形线圈长
边的长为 5 cm，共 20 匝，通入 1 A 电流，磁场的磁感应 强度是 0.5 T(当作匀强磁场考虑)，线圈长边一侧受到的 最大安培力是多少？如果通入 2 A 的电流呢？
解析： 通入 1 A 电流时，线圈长边一侧受到的最大 安培力：
F1＝nI1lB＝20×1×0.05×0.5 N＝0.5 N， 通入 2 A 电流时，受到的最大安培力： F2＝nI2lB＝20×2×0.05×0.5 N＝1 N. 答案：0.5 N 1 N
判断正误
(1)直流电动机是将电能转化为机械能的装置．(√) (2)直流电动机能把电能全部转化为动能．(×) (3)直流电动机是依靠磁场对电流的作用工作的．(√)
小试身手
1．为了保证直流电动机朝一个方向转动，能自动完
成这一任务的是( )
A．继电器
B．电刷
C．变阻器
D．换向器
答案：D
知识点二 磁电式电表
3．电流表的特点． (1)表盘的刻度均匀，θ ∝I. (2)灵敏度高，但过载能力差． (3)满偏电流 Ig，内阻 Rg 反映了电流表的最主要特性．
【典例 2】 如下图甲所示是磁电式电流表的结构 图，下图乙是磁极间的磁场分布图，以下说法中正确的 是( )
①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受
判断正误
(1)电流表的线圈处于匀强磁场中．(×) (2)电流表的线圈处于均匀辐射磁场中．(√) (3)电流表指针的偏转角与所测电流成反比．(×)
小试身手
2．(多选)电流表(指针受力发生偏转)就是利用安培力 的原理，现要使指针偏转角度增大，可以( )
A．增大电流 B．减小电流 C．增强电流表内部的磁场 D．减小电流表内部的磁场
提示：受到安培力而发生转动．
1．基本结构． 如图所示为直流电动机模型图．
它由定子和转子两部分组成： (1)定子：主要部分是磁极 (2)转子：由电枢绕组(线圈)、换向器(两个铜半环)和 转轴组成．
2．工作原理． 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制 成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线 圈便在磁力矩作用下绕轴转动． 3．直流电动机的起动力矩大，容易调整，广泛应用 在电车、电力机车、矿井提升机等起重设备中．
磁电式电流表 的基本构造以 及运用它测量 电流的大小和 方向的基本原 理.
知识点ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 直流电动机
提炼知识 1．电磁炮是利用_安__培__力__推动通电导体平动的． 2．直流电动机利用_安__培__力__使通电线圈转动的． 3．直流电动机的优点：通过改变_输__入__电_压____很容易 调节它的转速．
到的磁力矩方向是相反的
②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度
也越大
③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场
④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有
关，而与所处位置无关
A．①②
B．③④
C．①②④
D．①②③④
解析：辐射状磁场保证了线圈转动到任何位置，其转 动力矩都不受 B 和转动角度的影响，而只与电流强度有 关．当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈 转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、 方向相反，故①正确．
解析：电流表的指针偏转是由于通电线圈在磁场中受 到安培力的作用，使其产生力矩，从而偏转．当偏转增大 时，则安培力要增大．只有当增大电流，或增强内部的磁 场时，才能增大安培力．故 A、C 正确，B、D 错误．
答案：AC
拓展一 进一步理解安培力应 用——直流电动机
当通电导线垂直放置在磁场中时，会受到安培力作 用，如果放在磁场中的不是一段通电导线，而是一个通 电的矩形线圈会发生什么现象？
D．直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连 续调节转动速度
解析：直流电动机将电能转化为机械能，故 A 正确； 直流电动机的电源是直流电，但线圈中电流方向是改变 的；故 B 错误；
直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半 圆环制成的，C 项正确；线圈中电流的大小决定了线圈转 动的快慢，所以直流电动机的优点是容易改变转动方向， 可以连续调节转动速度，故 D 正确．
提炼知识 1．电流表是测量_电__流___的电学仪器，实验时经常使 用的电流表是__磁_电__式____电流表． 2．磁电式电表的蹄形磁铁的铁芯间的磁场是_均_匀__辐__射_ 分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感 线平行．
3．磁场对电流的作用力跟电流成_正__比__，因而线圈中 的电流越大，安培力产生的力矩也_越_大___，线圈和指针偏 转的角度也就_越__大__．因此，根据指针偏转角度的大__小___， 可以知道被测电流的强弱．
第三章 磁场
第四节 安培力的应用
学习目标
1.知道磁电式电流表 的基本构造以及运用 它测量电流的大小和 方向的基本原理. 2.知道直流电动机的 基本构造以及它的基 本工作原理. 3.知道直流电动机和 电流表的内部磁场的 分布特点. 4.能准确判定线圈各 边所受磁场力的方向 ．
重 重点
难点
点难点
直流电动机的 基本构造以及 它的基本工作 原理.
答案：ACD
拓展二 安培力应用——磁电式电表
我们知道电流的大小可以由电流表直接读出，你知 道电流表是根据什么原理测电流吗？如图所示，观察电 流表的刻度盘，它的刻度是均匀的吗？为什么？
提示：电流在磁场中受安培力；是均匀的；因为由力 矩平衡可知，线圈偏转角度与电流成正比．
1．电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器． 2．实验时经常使用的电流表是磁电式 仪表，其构造是：在一个磁性很强的蹄 形永久磁铁的两极间有一个固定的圆柱 形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转 动的铝框，上面绕有线圈，它的转轴上装有两个螺旋 弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧 上．如图所示．
题后反思 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制 成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线圈 便在磁力矩作用下绕轴转动．当通电线圈与磁场垂直时， 导线所受安培力最大，Fmax＝BIL.
(多选)几位同学课后讨论直流电动机时，有下面几种 说法，你认为正确的是( )
A．直流电动机将电能转化为机械能 B．直流电动机的电源是直流电，线圈中的电流方向 是不变的 C．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属 半圆环制成的