2017-2018学年高中物理粤教版选修3-1教学案：第三章第四节安培力的应用Word版含答案高品质版.docx

第四节 安培力的应用 1.直流电动机是利用安培力使通电线圈转动的原理。 2．在磁电式电流表中，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， 线圈平面都跟磁感线平行。 一、直流电动机 1． 直流电动机的原理 如图 3-4-1 所示，在线圈中通以直流电流，矩形线圈在安培力的作用下发生转动，带动 机械运行。 图 3-4-1 2． 直流电动机的优点 可以通过改变输入电压来调节它的转速。 二、磁电式电表 1． 磁电式电流表的结构 我们在实验时经常使用的电流表就是磁电式电流表，如图 3-4-2 甲所示。 2． 工作原理 磁电式电流表是利用线圈在磁场中受到安培力作用发生旋转来工作的。线圈所在的磁 场是均匀辐射分布的，如图 3-4- 2 乙所示，这样做的目的是任何位置线圈都与磁感线平行。 图 3-4-2 3． 使用方法 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，安培力的转动作用也越大，线圈和指针偏转的角度也就越大。 1． 自主思考 —— 判一判 电动机转动方向与电流方向无关。(× ) 直流电动机和交流电动机都是利用安培力工作的。(√ ) (3) 磁电式电表指针的偏转角度的大小与通过其内部线圈的电流的大小有关。 (√ ) (4) 有些磁电式电表的指针可以双向摆动，有些则只能正向摆动。 (√ ) 2． 合作探究 —— 议一议 通电以后，电动机为什么会转动呢？ 提示： 通电的线圈在磁场内受到了安培力的作用。 若磁电式仪表的指针只能从左向右偏，使用时，正负极能不能接反？若指针在中间 呢？ 提示： 不能。正负极接反后，电流方向与正常相反，指针向左偏，容易损坏电表。若 指针在中间，正负极接反影响不大。 (3) 如图 3-4- 3 所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用，  在什么情况 下两条直导线相互吸引，什么情况下两条直导线相互排斥？ 图 3-4-3 提示： 每一条通电直导线均处在另一直导线电流产生的磁场中，根据安培定则可判断 出直线电流产生的磁场的方向，再根据左手定则可判断出每一条通电直导线所受的安培力，由此可知，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。 安培力的应用 1．直流电动机的结构及原理分析 如图 3-4- 4 所示，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 时不受力，由于惯性继续转 动。 图 3-4-4 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。 2． 磁电式电流表的原理分析 如图 3-4-2 乙所示是线圈在磁场中受力的示意图。 当电流通过线圈时， 导线受到安培力 的作用，由左手定则知，线圈左右两边所受的安培力的方向相反，于是架在轴上的线圈就要转动，通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形，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，所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变。所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。 1． (多选 )下列关于直流电动机的说法，正确的是 ( ) A．直流电动机是将电能转化为机械能的装置 B．直流电动机能把电能全部转化为动能 C．直流电动机是依靠磁场对电流的作用工作的 D．直流电动机工作时也会有发热现象，是电流的热效应 解析： 选 ACD 从能量角度来看直流电动机是把电能转化成机械能的装置。其工作原 理是利用了磁场对电流的作用。但由于线圈有一定的电阻，直流电动机在工作过程中会产 生一定的焦耳热。 2．电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，下列说法正确的是  (  ) A．目的是使线圈平面始终与磁感线平行 B．目的是让磁铁和铁芯间形成匀强磁场 C．离转轴越远，越靠近磁极，因此磁感应强度越大 D．目的是使线圈平面始终与磁感线垂直 解析： 选 A 辐向磁场的目的是使线圈平行于磁感线，线框在转动中安培力大小不变， A 正确， D 错误；辐向磁场各处磁感应强度方向不同，距离轴线越远磁场越弱，则  B、C  均 不对。 3．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： 选 B 通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的