第3章 第4节 安培力的应用.doc

第PAGE页

第四节安培力的应用

学习目标

知识脉络

1.掌握通电导体在磁场中受安培力作用而运动的规律．(重点)

2．了解直流电动机的原理．理解通电线圈在磁场中受安培力作用而转动的规律．(重点、难点)

3．了解磁电式电表的构造及原理.

直流电动机

eq\a\vs4\al([先填空])

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

eq\a\vs4\al([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．(√)

eq\a\vs4\al([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．

eq\a\vs4\al([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．

eq\a\vs4\al([核心点击])

结构及原理分析：如图3-4-2所示．

ab

cd

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】C

2．(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】BD

3．(多选)关于直流电动机，下列说法正确的是()

【导学号

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】AC

磁电式电表

eq\a\vs4\al([先填空])

1．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

eq\a\vs4\al([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．(√)

eq\a\vs4\al([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．

eq\a\vs4\al([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