《安培力的应用》学案.doc

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3.4安培力的应用

【学习目标】

(1)通过实验与探究,了解直流电动机的原理

(2)通过观察与思考,了解磁电式电表的原理

预习案

预习案

一、直流电动机

电动机有________电动机和______电动机之分,直流电动机的优点是通过改变________可调节它的转速.

如图所示,单匝线圈abcd在匀强磁场(磁感应强度为B)中通以电流I,当线圈平面与磁场的夹角为α时,则此时安培力的力矩M=Mab+Mcd,即:M=Fab·eq\f(\r(bc),2)·cosα+Fcd·eq\f(\r(bc),2)·cosα,而Fab=Fcd=BI·eq\x\to(ab),所以M=BIScosα.

若线圈是N匝线圈绕制而成,则M=NBIScosα.线圈在磁场中受到安培力矩M=NBIScosα作用而转动起来,这就是电动机转动的原理.

二、磁电式电表(如图所示)

1.构造:(1)____________(2)____________(3)__________

2.磁场对电流的作用力跟电流成______比,因而线圈中的电流越大,______力产生的力矩越大,线圈和指针偏转的角度也就越________.因此,根据指针偏转角度的大小,可以知道___.

探究

探究案

一、直流电动机

[问题情境]

电动机是将电能转化为机械能的重要装置,在日常生活中有广泛的应用,电动机有直流电动机和交流电动机之分,通过课本“实验与探究”的学习,回答以下问题

1.电动机是在什么力的驱使下而转动的?

2.分析课本3-4-2四幅图中线框的受力情况?

3.试从理论上分析如何通过调节电流来控制电动机的转速.

4.直流电动机的优点是什么?有哪些用途?

二、磁电式电表

[问题情境]

1.简述磁电式电表的构造?2.简述磁电式电表的工作原理?

三、解题方法探究

例1根据以上对磁电式电流表的学习,判断以下说法错误的是()

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,电流表指针偏转的角度也越大

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

变式训练1在直流电动机模型中,下列说法正确的是()

A.当线圈平面静止在与磁感线方向垂直的位置时,若通以直流电,线圈将转动起来

B.随着线圈的转动,线圈上各边所受的安培力大小都要发生变化

C.当线圈平面与磁感线方向平行时,安培力的力矩最小

D.改变线圈中的输入电压,电动机的转速也将发生变化

例2如图所示,把轻质导电线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面,当线圈内通入如图方向的电流后,则线圈()

A.向左运动B.向右运动C.静止不动D.无法确定

变式训练2一条形磁铁放在水平桌面上,在它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒,图中只画出此棒的横截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电的一瞬间可能产生的情况是()

A.磁铁对桌面的压力减小B.磁铁对桌面的压力增大

C.磁铁受到向右的摩擦力D.磁铁受到向左的摩擦力

点评安培定则、左手定则尽管都与电流、导线有关,而且往往同时应用,但安培定则是用来判断电流的磁场方向,又称右手螺旋定则,用右手判断;而左手定则是用左手判断通电导线的受力情况的.

变式训练3直导线AB与圆线圈的平面垂直且隔有一小段距离,直导线固定,线圈可以自由运动.当通过如图所示的电流时(同时通电),从左向右看,线圈将()

A.顺时针转动,同时靠近直导线AB

B.顺时针转动,同时离开直导线AB

C.逆时针转动,同时靠近直导线AB

D.不动

例3在倾角为α的光滑斜面上,放置一通有电流为I,长为L,质量为m的导体棒,如图7所示,试问:

(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.

(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.

变式训练4如图所示,用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于竖直向上的匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角,棒处于平衡状态.则磁感应强度B为多少?为了使棒平衡在该位置上,所需磁场的最小磁感应强度B为多少?方向如何?

训练

训练案

1.下列关于磁电式电流表的说法中,正确的是()

A.电流表的工作原理是安培力对通电导线的加速作用

B.电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用

C.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成正比

D.电流表指针的偏转角与所通电流的大小成反比

2.一根长为0.2m、通有2A电流的通电导线放在磁感应强度

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