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
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粤教版高二物理选修3-1课件：3.3探究安培力 (共43张PPT)
A. 0.3N
C. 0.1N
B. 0.2N
D. 0
答案：BCD
探究安培力 小结
方向 安 培 力 左手定则
磁场的定量描述
大小F=BILsinθ
磁感应强度
课后作业
①对比安培力与电场力
②对比磁感应强度与电场强度
磁 通 量
【定义】在磁感应强度为B的 匀强磁场中，有一个与磁场方 向垂直面积为S的平面，则磁 感应强度B与面积S的乘积叫做 磁通量，简称磁通。 【定义式】Φ=BS 【单位】 韦（伯） Wb 【性质】标量，但有正负。 1Wb＝1T· m2
I
I
I
I
一、安培力的方向
I
I
I
左手定则
磁场对导线 作用力为零
左手定则
【习题1】
画出图中直导线受到的安培力方向
×
F
F F
F
【注意】不管电流方向与磁场方向是否垂直，安培力的 方向总是垂直于电流方向与磁场方向所确定的平面,即总 有F⊥I和F⊥B
【习题2】
单选题
下面的各图显示了磁场对通电直导线的作用，其中正确的是（）
②不同的磁场中，比值F/IL一般是不同的；
磁感应强度
定义：物理学规定，通电导线与磁场方向垂直
时，通电导线所受的安培力F与跟电流I和导线
长度L的乘积IL的比值。（用B表示）
F 定义式： B IL
（比值定义）
磁感应强度 单位：特斯拉，简称特，符号T， 1T=1N/Am
性质：由磁场本身决定；矢量，方向与磁场的 方向相同。 物理意义：描述磁场强弱和方向的物理量。
x x x
x
I
x 60°
x
x
x
x
高中物理 3.4 安培力的应用课件 粤教版选修31
第十一页，共31页。
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．
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．
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 探究安培力 课件（34张）
课堂讲义
理解·深化·探究
一、安培力的方向 1.安培力的方向既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，即 安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面. 2.当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电 流与磁场所决定的平面，所以仍用左手定则来判断安培力的 方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心.
三、安培力的大小 对安培力F＝BILsin θ的理解 1.安培力大小的计算公式F＝BILsin θ，θ为磁感应强度 方向与导线方向的夹角. (1)当θ＝90°，即B与I垂直时，F＝BIL. (2)当θ＝0，即B与I平行时，F＝0.
2.当导线与磁场垂直时，弯曲导线的有效长度L等于连接 两端点直线的长度(如图2所示)；相应的电流沿L由始端流 向末端.
为轴转过30°和60°时，穿过线圈的磁通量分别是多少？
解析 当线圈分别转过 30°和 60°时，线圈平面在
垂直于磁场方向的有效面积相同，都有 S⊥＝S2，所
以磁通量相同，都等于B2S.
答案
BS 2
BS 2
图8
借题发挥 磁感应强度B＝IFL 是反映磁场中力的性质的 物理量，是采用比值的方法来定义的，该公式是定义 式而不是决定式，磁场中各处的B值是确定的，与放入 该点的检验电流的大小、方向等无关.实验表明：安培 力方向是与磁场方向垂直的，在这一点上磁场与电场 是不一样的.
例3 如图1所示，两根相互平行的长直
第三章——
第3讲 探究安培力
目标定位 1.知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向， 会用公式F＝BIL计算安培力的大小. 2.理解磁感应强度的定义，掌握磁感应强度的方向. 3.知道匀强磁场以及匀强磁场的磁感线分布特点. 4.知道磁通量的概念，会根据公式Φ＝BS计算磁通量.
2022-2021学年高二物理粤教版选修3-1 3.4 安培力的应用 课件（24张）
第三章 磁 场
第四节 安培力的应用
一、直流电动机 1．构造：主要由__磁__铁____、___线__圈___、___电__刷___等． 2．工作原理：安培力的_磁__力__矩__使线圈在磁场中转动． 3．电动机有直流电动机与交流电动机，直流电动机的 突出优点就是通过改变输入___电__压__很容易调节它的 ___转__速___，调节输入电压的方式就是在电路中增加滑动 变阻器，而交流电动机的调速不太方便．
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。
线例圈1中在导匀线强受磁场中线，圈有中三导个线通受电线线圈圈处中于导 力如在图水所平示方的向位置，则一(转动力) 矩 线不受力
A．三个线圈都可以绕OO′轴转动 B．只有②中的线圈可以绕OO′轴转动 C．只有①②中的线圈可以绕OO′轴转动 D．只有②③中的线圈可以绕OO′轴转动
解析 电流元法：把电流CD等效成CO、OD 两段电流．由安培定则画出CO、OD所在位 置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、 OD受力如图甲所示，导线CD逆时针转动． 特殊位置法：让CD逆时针转动90°，如图乙， 并画出CD此时位置AB电流的磁感线分布， 据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里， 可见导线CD靠近导线AB. 答案 D
一、直流电动机
1. 电 动 机 的 工 作 原 理 ： 通 电 线 圈 在 安 培力作用下的转动。 2.能量转化：把电能转化为机械能。 3.电动机分类：直流电动机和交流电 动机。 交流电动机又分为单相交流电动机和 三相交流电动机．
4.直流电动机的运转过程：
5．运动分析：如图 甲，当电流通过线圈时，右边线框 受到的安培力方向向下，左边线框受到的安培力方向向 上，在安培力的作用下线框转动起来． 6．调速办法：直流电动机突出的优点是可以通过改变 电压大小调节其转速，而交流电动机的调速比较复杂．
第四节 安培力的应用
一、直流电动机 1．构造：主要由__磁__铁____、___线__圈___、___电__刷___等． 2．工作原理：安培力的_磁__力__矩__使线圈在磁场中转动． 3．电动机有直流电动机与交流电动机，直流电动机的 突出优点就是通过改变输入___电__压__很容易调节它的 ___转__速___，调节输入电压的方式就是在电路中增加滑动 变阻器，而交流电动机的调速不太方便．
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。
线例圈1中在导匀线强受磁场中线，圈有中三导个线通受电线线圈圈处中于导 力如在图水所平示方的向位置，则一(转动力) 矩 线不受力
A．三个线圈都可以绕OO′轴转动 B．只有②中的线圈可以绕OO′轴转动 C．只有①②中的线圈可以绕OO′轴转动 D．只有②③中的线圈可以绕OO′轴转动
解析 电流元法：把电流CD等效成CO、OD 两段电流．由安培定则画出CO、OD所在位 置的AB电流的磁场，由左手定则可判断CO、 OD受力如图甲所示，导线CD逆时针转动． 特殊位置法：让CD逆时针转动90°，如图乙， 并画出CD此时位置AB电流的磁感线分布， 据左手定则可判断CD受力垂直于纸面向里， 可见导线CD靠近导线AB. 答案 D
一、直流电动机
1. 电 动 机 的 工 作 原 理 ： 通 电 线 圈 在 安 培力作用下的转动。 2.能量转化：把电能转化为机械能。 3.电动机分类：直流电动机和交流电 动机。 交流电动机又分为单相交流电动机和 三相交流电动机．
4.直流电动机的运转过程：
5．运动分析：如图 甲，当电流通过线圈时，右边线框 受到的安培力方向向下，左边线框受到的安培力方向向 上，在安培力的作用下线框转动起来． 6．调速办法：直流电动机突出的优点是可以通过改变 电压大小调节其转速，而交流电动机的调速比较复杂．
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.
(粤教版)选修3-1物理：第3章-磁场《探究安培力》ppt课件
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
一、安培力的方向 1.在如图所示的实验中，上下交换磁极的位置，用以改变磁场方向， 导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素 有关？
答案 力的方向改变
学习目标 知识储备
与磁场方向有关
学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
2.改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明 安培力的方向与什么因素有关？
答案
力的方向改变
与电流方向有关
[ 要点提炼] 1.安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则判断.
2.不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向既与磁场方向垂直， 又与电流方向垂直，即总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面. 3.判断电流、磁场方向用安培(右手螺旋)定则，确定通电导体在磁场中的 受力方向用左手定则.
A．F＝BILcos θ
B．F＝BILcos θ 满足垂直 F=BIL
C．F＝BILsin θ
D．F＝BILsin θ 满足垂直 F=BIL
满足垂直 F=BIL
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结
自我检测
四、对磁通量认识及计算
例 4 如图所示，框架面积为 S，框 架平面与磁感应强度为 B 的匀强 磁场方向垂直， 则穿过平面的磁通 BS 若使框架绕 OO′转过 量为 _____. 60° 角，则穿过框架平面的磁通量 1 BS 为 __________ ； 若从初始位置转过 2 90° 角，则穿过框架平面的磁通量 0 为 ________ ；若从 初始位置转过 180° 角， 则穿过框架平面的磁通量 2BS 的变化量是 __________.
2.当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁 场 B 的方向的投影面积进行计算，即 Φ＝BS⊥＝BScos θ(如图所示).
一、安培力的方向 1.在如图所示的实验中，上下交换磁极的位置，用以改变磁场方向， 导线受力的方向是否改变？这个实验说明安培力的方向与什么因素 有关？
答案 力的方向改变
学习目标 知识储备
与磁场方向有关
学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
2.改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？这个实验说明 安培力的方向与什么因素有关？
答案
力的方向改变
与电流方向有关
[ 要点提炼] 1.安培力的方向和磁场方向、电流方向之间的关系可以用左手定则判断.
2.不论磁场方向和电流方向是否垂直，安培力的方向既与磁场方向垂直， 又与电流方向垂直，即总垂直于磁场方向与电流方向所决定的平面. 3.判断电流、磁场方向用安培(右手螺旋)定则，确定通电导体在磁场中的 受力方向用左手定则.
A．F＝BILcos θ
B．F＝BILcos θ 满足垂直 F=BIL
C．F＝BILsin θ
D．F＝BILsin θ 满足垂直 F=BIL
满足垂直 F=BIL
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结
自我检测
四、对磁通量认识及计算
例 4 如图所示，框架面积为 S，框 架平面与磁感应强度为 B 的匀强 磁场方向垂直， 则穿过平面的磁通 BS 若使框架绕 OO′转过 量为 _____. 60° 角，则穿过框架平面的磁通量 1 BS 为 __________ ； 若从初始位置转过 2 90° 角，则穿过框架平面的磁通量 0 为 ________ ；若从 初始位置转过 180° 角， 则穿过框架平面的磁通量 2BS 的变化量是 __________.
2.当平面与磁场方向不垂直时，穿过平面的磁通量可用平面在垂直于磁 场 B 的方向的投影面积进行计算，即 Φ＝BS⊥＝BScos θ(如图所示).
新课标粤教版3-1 选修三3.4《安培力的应用》精品
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一、 直流电动机
【实验与探究】 1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节
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一、 直流电动机
【实验与探究】 1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节
3.4 安培力的应用 课件(粤教版选修3-1)
第 4节
安培力的应用
学习目标
1.了解直流电动机和磁电式电表的构造和工作原理． 2.会利用左手定则和安培力公式解决实际问题.
思维启迪
安培力在生活中的应用非常广泛．当你欣赏音乐、烹饪美味佳肴、吹理头发、洗衣服、 玩电动小车、用电钻打孔时，你都在和安培力打交道．正是安培力使这些电器里的一个 重要部件——电动机转了起来.
2．如图 343 所示，一个矩形线圈放在磁场中能绕 OO′轴转 动，当线圈中通有如图所示方向的恒定电流时，在线圈转动 90° 的过程中( )
ห้องสมุดไป่ตู้
图 343 A．ab 边和 cd 边所受到的安培力不变，磁场力矩逐渐减小 B．ab 边和 cd 边所受的安培力逐渐减小，磁力矩也减小 C．ad 边和 cd 边始终不受安培力 D．ad 边和 cb 边所受的安培力逐渐变大，但磁力矩为零
直流电动机的工作原理
电动机是利用安培力使通电线圈转动制成的， 电动机是将电能 转化为机械能的重要装置． 一、力矩 我们把力和力臂的乘积叫做力对物体的力矩， 力矩是改变物体 转动状态的原因．
二、线圈的转动 1．当线圈平面与磁场方向垂直时 如图 346 表示放在匀强磁场中通电矩形线圈，其线圈与磁感 线垂直．
解析： 当阻碍线圈转动的力矩增大到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、 方向相向， 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射 分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行， 均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④ 选项正确；电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正 确，综合上述，C 选项正确． 答案：C
【思考】
为什么磁电式电流表的刻度是均匀的？
答案：磁电式电流表的指针是在磁场力的作用下偏转的，而磁 场力的大小 F＝ILB， 在磁场和 L 一定的情况下与电流成正比， 所以刻度是均匀的．
安培力的应用
学习目标
1.了解直流电动机和磁电式电表的构造和工作原理． 2.会利用左手定则和安培力公式解决实际问题.
思维启迪
安培力在生活中的应用非常广泛．当你欣赏音乐、烹饪美味佳肴、吹理头发、洗衣服、 玩电动小车、用电钻打孔时，你都在和安培力打交道．正是安培力使这些电器里的一个 重要部件——电动机转了起来.
2．如图 343 所示，一个矩形线圈放在磁场中能绕 OO′轴转 动，当线圈中通有如图所示方向的恒定电流时，在线圈转动 90° 的过程中( )
ห้องสมุดไป่ตู้
图 343 A．ab 边和 cd 边所受到的安培力不变，磁场力矩逐渐减小 B．ab 边和 cd 边所受的安培力逐渐减小，磁力矩也减小 C．ad 边和 cd 边始终不受安培力 D．ad 边和 cb 边所受的安培力逐渐变大，但磁力矩为零
直流电动机的工作原理
电动机是利用安培力使通电线圈转动制成的， 电动机是将电能 转化为机械能的重要装置． 一、力矩 我们把力和力臂的乘积叫做力对物体的力矩， 力矩是改变物体 转动状态的原因．
二、线圈的转动 1．当线圈平面与磁场方向垂直时 如图 346 表示放在匀强磁场中通电矩形线圈，其线圈与磁感 线垂直．
解析： 当阻碍线圈转动的力矩增大到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、 方向相向， 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射 分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行， 均匀辐射分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④ 选项正确；电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正 确，综合上述，C 选项正确． 答案：C
【思考】
为什么磁电式电流表的刻度是均匀的？
答案：磁电式电流表的指针是在磁场力的作用下偏转的，而磁 场力的大小 F＝ILB， 在磁场和 L 一定的情况下与电流成正比， 所以刻度是均匀的．
高中物理 3.4 安培力的应用课件 粤教版选修31
1. (单选)如图所示，把一轻质线圈悬挂在磁铁N极附近，磁
铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面．当线圈中
通有如图所示的电流时，线圈将( A )
A．向左运动
B．向右运动
C．静止不动
D．无法确定
解析：法一：等效法．把通电线圈等效成小磁针．由安培定 则知，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名 磁极相吸引，线圈向左运动．
二、磁电式电表
1．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的吗？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：电流在磁场里受安培力是均匀的因为 由力矩平衡知，线圈偏转角度与电流成正比． 2．磁电式电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是 匀强磁场吗？ 提示：不是．
电流元 把整段导线分为多段电流元，先用左手定向，然后判断整段导线所
受安培力的方向，从而确定导线运动方向
等效法
环形电流可等效成小磁针，通电螺线管可以等效 成条形磁铁或多个环形电流，反过来等效也成立
特殊位 通过转动通电导线到某个便于分析的特殊位置，然 置法 后判断其所受安培力的方向，从而确定其运动方向
[解析] ①根据图甲所示的导线所处的特殊位置判断其转动 情况．将导线AB从N、S极的中间O分成两段，AO、BO段所 处的磁场方向如图甲所示，由左手定则可得AO段所受安培力 方向垂直纸面向外，BO段所受安培力的方向垂直纸面向里， 可见从上向下看，导线AB将绕O点逆时针转动．
②再根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况， 如图乙所示，导线AB此时受安培力方向竖直向下，导线将向 下运动． ③由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述特殊位 置时，所受安培力使AB逆时针转动的同时还要向下运动．故 正确答案为C.
【教育课件】粤教版高中物理选修3-1第3章第4节《安培力的应用》课件(1).ppt
• 一、力矩 • 我们把力和力臂的乘积叫做力对物体的力矩，力矩
是改变物体转动状态的原因．
• 二、线圈的转动 • 1．当线圈平面与磁场方向垂直时 • 如图3－4－3表示放在匀强磁场中通电矩形线圈，
其线圈与磁感线垂直．
图3－4－3
• 设磁感应强度为B，通入电流为I，其方向图中已标 出 小，相线等圈 、方ab向边相受反安，培彼力此Fab平和衡线；圈线cd圈边a受d和安b培c边力受Fc安d大 培 矩 线 动形上，Fad线，所和圈 以FFabd所 线c和也受 圈F是b合 所c在大外 受同小力的一相为合直等零力线、．矩上方又也，向因为都相为零不反，F能，ab即和使彼MF线此＝cd圈平在0.发衡同生，一转故直
ad 为 M，则此时 M＝2BI ab ·2 ＝BIS，线框加速转动．
• 当线框转过90°角时，从左向右侧视图如图乙所 示．从图示可知，此时线框四条边都受安培力，整 个线框的F外＝0，整个线框受磁力矩M＝0.转动过程 中，任一位置的俯视图如图丙所示，受力大小、方 向均不变，所以答案选取B和D.
• 答案：BD
• 2．当线圈平面与磁场方向平行时 • 将线圈如图3－4－4所示放置时，bc边和ad边均与
磁向感相线 反平 ，行 合， 力故 为零Fbc，＝但Fa合d＝力0矩.Fa并b和不F为cd大零小，相此等位、置方 合力矩的大小为：
图3－4－4
M＝Fab·b2c＋Fcd·b2c， 又 Fab＝Fcd＝BI·ab，所以 M＝BI·ab·bc＝BIS， 若是 N 匝线圈绕制而成，则 M＝NBIS.
• (_2_)_铁铝__芯框__外__套__有__一__个_，可_以__绕__轴__转__动__的__上绕铝框有线圈． • (3)铝框的转轴上装有两个________________和一个
是改变物体转动状态的原因．
• 二、线圈的转动 • 1．当线圈平面与磁场方向垂直时 • 如图3－4－3表示放在匀强磁场中通电矩形线圈，
其线圈与磁感线垂直．
图3－4－3
• 设磁感应强度为B，通入电流为I，其方向图中已标 出 小，相线等圈 、方ab向边相受反安，培彼力此Fab平和衡线；圈线cd圈边a受d和安b培c边力受Fc安d大 培 矩 线 动形上，Fad线，所和圈 以FFabd所 线c和也受 圈F是b合 所c在大外 受同小力的一相为合直等零力线、．矩上方又也，向因为都相为零不反，F能，ab即和使彼MF线此＝cd圈平在0.发衡同生，一转故直
ad 为 M，则此时 M＝2BI ab ·2 ＝BIS，线框加速转动．
• 当线框转过90°角时，从左向右侧视图如图乙所 示．从图示可知，此时线框四条边都受安培力，整 个线框的F外＝0，整个线框受磁力矩M＝0.转动过程 中，任一位置的俯视图如图丙所示，受力大小、方 向均不变，所以答案选取B和D.
• 答案：BD
• 2．当线圈平面与磁场方向平行时 • 将线圈如图3－4－4所示放置时，bc边和ad边均与
磁向感相线 反平 ，行 合， 力故 为零Fbc，＝但Fa合d＝力0矩.Fa并b和不F为cd大零小，相此等位、置方 合力矩的大小为：
图3－4－4
M＝Fab·b2c＋Fcd·b2c， 又 Fab＝Fcd＝BI·ab，所以 M＝BI·ab·bc＝BIS， 若是 N 匝线圈绕制而成，则 M＝NBIS.
• (_2_)_铁铝__芯框__外__套__有__一__个_，可_以__绕__轴__转__动__的__上绕铝框有线圈． • (3)铝框的转轴上装有两个________________和一个
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
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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．
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的吗？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．磁力矩：安培力产生的使线圈转动的力矩，大小 为 M＝nBIS.其中 n 为线圈匝数，S 为线圈面积．
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 提炼知识 1．电流表是测量电流大小的电学仪器，我们在实验 时经常使用的电流表是磁电式电流表． 2．不论是电动机，还是磁电式电流表，都是磁场中 的线圈受到安培力作用而旋转起来的，线圈所在的磁场是 均匀辐向分布的，这样做的目的是任何位置线圈平面都与 磁感线平行．
(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 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．
由 M1＝M2 可得 NBIS＝kθ，θ＝NkBS·I. 由公式可以看出： (1)对于同一电流表 N、B、S 和 k 为不变量，所以 θ∝I， 可见 θ 与 I 一一对应，从而用指针的偏角来测量电流 I 的值； (2)因 θ∝I，θ 随 I 的变化是线性的，所以表盘的刻度是 均匀的．
工作原理
难点
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
知识点一 直流电动机 提炼知识 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． 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．(√)
3．对于磁电式电流表，我们根据指针偏转角度的大 小可以知道被测电流的强弱，这是因为磁场对电流的作用 力跟电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力的转动 力矩就越大，线圈和指针偏转的角度也就越大．
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．(×)
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
重点难点
直流电动机的基本 重点 构造以及它的基本
增大安培力．故 A、C 正确，B、D 错误．
答案：AC
拓展一 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？
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．
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．
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 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.