安培力的应用PPT

2． 由于 ab 和 cd 两边中的电流方向始终与磁场垂直， 所以 ab 和 cd 两边所受安培力不因线圈与磁场的夹 角的变化而不同，即 Fab＝Fcd＝BI ab . ad · cosθ 3． 安培力的力矩： M＝BI ab × × 2＝BIScosθ， 2 其中 S 为线圈所围的面积．若线圈为 n 匝，则 M＝ nBIScosθ.正是安培力的力矩才使线圈发生了转动．
图 3－ 4－ 1
(1)当线圈由位置丁经位置甲运动到位置乙时，图中 左边受力方向____ ____ ，使线圈 向上 ，右边受力方向向下 顺时针转动；当线圈在位置乙时不受力，由于惯性 继续转动． (2)当线圈由位置乙经位置丙运动到位置丁时，由于 电流换向，图中左边受力方向____ 向上 ，右边受力方 向下 向 ____ ，使线圈继续顺时针转动；当线圈在位置 丁时不受力，由于惯性继续转动；然后，线圈重复 以上过程转动下去． 3．直流电动机的优点：通过改变输入电压很容易 转速 ，而 调节它的____ __________的调速就不太方 交流电动机 便．
图 3－ 4－ 6
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
电流强度．
由M1＝M2可得
NBIS＝kθ，θ＝· I.
从公式中可以看出：
(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
角来测量电流强度I的值；
Baidu Nhomakorabea
(2)因为θ∝I，θ随I的变化是线性的，所以表盘
的刻度是均匀的．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．(双选)关于磁电式电流表，下列说法中正确的 有( ) A．电流表的线圈处于匀强磁场中 B．电流表的线圈处于均匀辐向磁场中 C．电流表的线圈转动时，安培力不变 D．电流表指针的偏转角与所测电流成正比 解析：选BD.匀强磁场的磁感线是间隔相等的平行 直线，A错；电流表的线圈转动时，所受安培力的 大小不变，方向变化，C错．
均匀辐射分布的磁场 图 3－ 4－ 2
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 ____，可以知道被测电流的强弱． 大小 思考感悟 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．
一、直流电动机的原理 如图3－4－3所示，矩形线圈abcd的转轴OO′垂直 于匀强磁场B的方向，且线圈平面与磁场方向的夹 角为θ.为了便于分析通入恒定电流I时各边的受力情 况，首先将立体空间图转化为平面图，即顺着转轴 OO′看线圈所看到的结果如图3－4－4所示，ad与磁 场方向的夹角就是线圈平面与磁场方向的夹角．
二、磁电式电表的原理
1．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
圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的．
2．电流表的工作原理 如图3－4－6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＝F· d＝BIL· d＝BIS(其中S为线圈面积)．
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，被测电流经过这两个弹簧流入线圈．
如图3－4－2所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均 匀辐射分布的，通电线圈不管转到什么角度，线圈 的平面都跟磁感线平行．当电流通过线圈的时候， 线圈上跟铁芯轴线平行的两边受到的安培力产生力 矩，使线圈发生转动．同时，螺旋弹簧被扭转，产 生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动角 平衡 时，线 度的增大而增大．直至上述两个力矩相____ 圈才会停下来．
即时应用
(即时突破，小试牛刀)
1．(单选)一单匝线圈abcd，面积为S，通入电流
为I，方向如图3－4－5所示．在磁感应强度为B的 匀强磁场中，线圈平面与B成θ角，此时线圈所受 磁力矩为( ) A．M＝BISsinθ，顺时针
B．M＝BISsinθ，逆时针
C．M＝BIScosθ，顺时针 D．M＝BIScosθ，逆时针 图 3 － 4－ 5
图 3－ 4－ 3 4
图3－4－
1．由于 ad 边和 bc 边的电流方向相反，所以两边受 到的安培力等大反向． 由左手定则知 Fad 与 Fbc 总是 在一条直线上，其大小为 Fad＝Fbc＝BI ad sinθ.可见 线圈平面与磁场方向的夹角不同时，ad、bc 两边受 到的安培力大小也不同． 当 θ＝0 时， Fad＝Fbc＝0； π 当＝θ＝ 时，Fad＝Fbc＝BI ad . 2
解析： 选 D.由左手定则可判知线框左边 ab 所受安培 力竖直向下，右边 cd 所受的安培力竖直向上，而 bc 边和 ad 边所受安培力相互抵消， 所以通电线圈在匀 bc 强磁场中所受的总力矩， 即磁力矩 M＝BI ab · cosθ 2 ad bc ＋BI cd · cosθ＝2BI ab · cosθ＝BIScosθ. 2 2 根据 ab 边和 cd 边的受力，可以肯定通电线圈将沿 逆时针方向转动，所以磁力矩方向为逆时针方向， 故选项 D 是正确的．
第四节 安培力的应用
课标定位
学习目标： 1.理解直流电动机的原理． 2．理解磁电式电表的原理． 重点难点：直流电动机和磁电式电表的原理．
一、直流电动机 直流 1．电动机的分类：电动机有____电动机与 交流 交流 ____电动机之分， ____电动机还可分为单相交
流电动机与三相交流电动机．
2．直流电动机的结构及原理(如图3－4－1)：
思考感悟
1．在开关闭合前，能否让线圈停在上图中的乙、
丁两图所示的位置上？
提示：不能．
二、磁电式电表 1．电流表是测量电流 ____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．在磁电式电流表中，强蹄形磁铁的两极间有一 个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个转动的铝 框，在铝框上绕有线圈．铝框的转轴上装有两个螺