粤教版物理选修3-1三维设计 3.4安培力的应用(可自主编辑)解析.ppt

1．原理 直流电动机是利用__________使通电线圈转动的。 2．优点 通过改变__________来调节它的转速。 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。 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，矩形线圈在磁场力的作用下发生转动，带动机械运行。 2．结构及原理分析 如图3－4－2所示。 (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时不受力，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。 下列关于直流电动机的说法，错误的是(　　) 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B　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。 (1)电流表是测量__________的电学仪器，我们在实验时经常使用的电流表是__________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__________分布的，这样做的目的是任何位置线圈都与磁感线__________。 (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__________，因而线圈中的电流越大，安培力的转动作用也越________，线圈和指针偏转的角度也就越________。 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。 1．电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐射分布的 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3－4－3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)。 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； (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。 (多选)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，安培力大小不变 D．电流表指针的偏转角与所测电流成反比 解析：选BC　电流表的线圈所处的磁场并非是匀强磁场，是均匀辐向磁场，线圈两条边所在处的磁感应强度大小相同，但方向不同，而且离转动轴距离不同的位置其磁感应强度大小也不同，所以不是匀强磁场。 1．如图3－4－4甲所示是磁电式电流表的结构图，图3－4－4乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是(　　) 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．①②　　　　　　 B．③④ C．①②④ D．①②③④ [思路点拨]　辐射状磁场保证了线圈转动到任何位置，其转动力矩都不受B和转动角度的影响，而只与电流有关。 [解析]　当阻碍线圈转动的力矩增大到与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、方向相反，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向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④正确。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 2．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，