物理粵教版學(xué)案第章第四節(jié)安培力的應(yīng)用

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第四節(jié)安培力的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)重點難點1．了解直流電動機(jī)的原理．2．了解磁電式電表的原理．通電線圈在勻強(qiáng)磁場中所受安培力力矩及磁電式電流表的工作原理．一、直流電動機(jī)電動機(jī)有__________與__________，直流電動機(jī)的突出優(yōu)點就是通過改變________來調(diào)節(jié)它的轉(zhuǎn)速．預(yù)習(xí)交流通電以后，電動機(jī)為什么會轉(zhuǎn)動呢？二、磁電式電表1．電流表是測量________的電學(xué)儀器,我們在實驗時經(jīng)常使用的電流表是______電流表．2．不論是電動機(jī),還是磁電式電流表，都是磁場中的線圈受到安培力作用而旋轉(zhuǎn)起來的，線圈所在的磁場是__________分布的,這樣做的目的是______________________．3．對于磁電式電流表，我們根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以知道被測電流的強(qiáng)弱，這是因為磁場對電流的作用力跟電流成______，因而線圈中的電流越大，安培力的轉(zhuǎn)動作用也____，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也就______．在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時加以關(guān)注？請在下列表格中做個備忘吧!我的學(xué)困點我的學(xué)疑點答案：一、交流電動機(jī)直流電動機(jī)輸入電壓預(yù)習(xí)交流1:答案:通電的線圈受到了磁場的作用力．二、1．電流大小磁電式2．均勻輻射任何位置線圈都與磁感線平行3．正比大越大磁電式電表如圖所示,我們知道電流的大小可以由電流表直接讀出,你知道電流表通電后，它的指針為什么能夠發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？如圖甲所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖,圖乙是磁極間的磁場分布圖，以下選項中正確的是（）．①指針穩(wěn)定后,線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁力矩方向是相反的②通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大③在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi),各處的磁場都是勻強(qiáng)磁場④在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)，線圈所受磁力矩與電流有關(guān)，而與所處位置無關(guān)A．①②③B．③④C．①②④D．②③④1．磁力矩:安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩，大小為M＝nBIS．其中n為線圈匝數(shù)，S為線圈面積．2．電流表中磁鐵與鐵芯之間的磁場是均勻輻向分布的：所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度．該磁場并非勻強(qiáng)磁場，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的．3．電流表的工作原理如下圖所示，矩形線框兩條邊所受安培力大小相等，方向相反,大小為F＝BIL，但兩力不在一條直線上,兩個力形成一對力偶，設(shè)兩力間距為d，則安培力矩M＝F·d＝BIL·d＝BIS（其中S為線圈面積）．由于線圈由N匝串聯(lián)而成，所以線框所受力矩應(yīng)為M1＝NBI·S,電流表內(nèi)的彈簧產(chǎn)生一個阻礙線圈偏轉(zhuǎn)的力矩，已知彈簧產(chǎn)生的彈性力矩M2與指針的偏轉(zhuǎn)角度θ成正比，即M2＝kθ(其中k由彈簧決定)，當(dāng)M1＝M2時,線圈就停在某一偏角θ上，固定在轉(zhuǎn)軸上的指針也轉(zhuǎn)過同樣的偏角θ,并指示刻度盤上的某一刻度，從刻度的指示數(shù)就可以測得電流大?。蒑1＝M2可得NBIS＝kθ，θ＝eq\f（NBS，k）·I．從公式中可以看出：（1）對于同一電流表N、B、S和k為不變量,所以θ∝I，可見θ與I一一對應(yīng)，從而用指針的偏角來測量電流I的值；(2）因θ∝I,θ隨I的變化是線性的，所以表盤的刻度是均勻的．1．關(guān)于磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，下列說法中不正確的是（）．A．電流表蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是勻強(qiáng)磁場B．鐵芯外面套有一個可以繞軸轉(zhuǎn)動的鋁框，鋁框上繞有線圈C．電流表的指針固定在鋁框的轉(zhuǎn)動軸上，可隨鋁框一起轉(zhuǎn)動D．被測電流經(jīng)螺旋彈簧起阻礙線圈轉(zhuǎn)動的作用2．關(guān)于磁電式電流表，下列說法中正確的有（）．A．電流表的線圈處于勻強(qiáng)磁場中B．電流表的線圈處于均勻輻向磁場中C．電流表的線圈轉(zhuǎn)動時，安培力大小不變D．電流表指針的偏轉(zhuǎn)角與所測電流成反比3．如圖所示，勻強(qiáng)磁場中，矩形通電線框可繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動,則下列說法正確的是（）．A．在圖示位置線框所受磁力矩為零B．轉(zhuǎn)過90°時線框所受磁力矩為零C．轉(zhuǎn)過90°時線框四條邊都不受磁場力作用D．轉(zhuǎn)動中，ab、cd邊所受磁場力均恒定不變4．一單匝線圈abcd，面積為S,通入電流為I，方向如圖所示．在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，線圈平面與B成θ角，此時線圈所受磁力矩為（）．A．M＝BISsinθ，順時針B．M＝BISsinθ，逆時針C．M＝BIScosθ,順時針D．M＝BIScosθ，逆時針5．電動機(jī)通電之后電動機(jī)的輪子就轉(zhuǎn)動起來，其實質(zhì)是因為電動機(jī)內(nèi)線圈通電之后在磁場中受到了磁力矩的作用,如圖所示，為電動機(jī)內(nèi)的矩形線圈,其只能繞Ox軸轉(zhuǎn)動線圈的四個邊分別與x、y軸平行，線中電流方向如圖．當(dāng)空間加上如下所述的哪種磁場時,線圈會轉(zhuǎn)動起來（）．A．方向沿x軸的恒定磁場B．方向沿y軸的恒定磁場C．方向沿z軸的恒定磁場D．任何方向的恒定磁場提示:用最精煉的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識記．知識精華技能要領(lǐng)答案：活動與探究：答案：電流在磁場里受到安培力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)．遷移與應(yīng)用：C解析：當(dāng)阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩增大到與安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩平衡時,線圈停止轉(zhuǎn)動，即兩力矩大小相等、方向相反，故①正確,磁電式電流表蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向分布的，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，均勻輻向分布的磁場特點是大小相等、方向不同,故③錯，④正確．電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，故②正確．當(dāng)堂檢測1．A解析：電流表蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻向磁場，不是勻強(qiáng)磁場,故選A．2．BC解析：電流表的線圈所處的磁場并非是勻強(qiáng)磁場,是均勻輻向磁場，線圈兩條邊所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同，但方向不同,而且離轉(zhuǎn)動軸距離不同的位置其磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也不同，所以不是勻強(qiáng)磁場．3．BD解析：題圖所示位置的俯視圖如圖（a）所示，由安培力計算式和左手定則可知,ab邊和cd邊受安培力大小相等,方向相反,ab邊和bc邊此時不受安培力．設(shè)電流為I,線框面積為S,線框受磁力矩為M，則此時M＝2BIeq\x\to（ab）·eq\f（\x\to(ad），2)＝BIS,線圈加速轉(zhuǎn)動．(c）當(dāng)線框轉(zhuǎn)過90°時，從左向右側(cè)視圖如圖（b）所示．從圖示可知，此時線框四條邊都受安培力,整個線框的合外力為零．整個線框受磁力矩M＝0．轉(zhuǎn)動過程中，任一位置的俯視圖如圖（c）所示，受力大小、方向均不變，所以答案選B和D．4．D解析：由左手定則可判知線框左邊ab所受安培力豎直向下，右邊cd所受的安培力豎直向上,而bc邊和ad邊所受安培力相互抵消，所以通電線圈在勻強(qiáng)磁場中所受的總力矩，即磁力矩為M＝BIeq\x\to(ab）·eq\f（\x\to(bc),2）cosθ＋BIeq\x\to（cd)·eq\f（\x\to（ad）,2）cosθ＝2BIeq\x\to（ab）·eq\f（\x\to(bc），2）cosθ＝BIScosθ．根據(jù)ab邊和cd邊的受力，可以肯定通電線圈將沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，所以磁力矩方向為逆時針方向,故選項D是正