安培力的應(yīng)用 1

1、第4節(jié)安培力的應(yīng)用1了解直流電動(dòng)機(jī)和磁電式電表的構(gòu)造和工作原理2會(huì)利用左手定則和安培力公式解決實(shí)際問(wèn)題. 電動(dòng)機(jī)是利用安培力使通電線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的重要裝置電動(dòng)機(jī)有直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)又分為單相交流電動(dòng)機(jī)和三相交流電動(dòng)機(jī)觀察圖 342，討論：圖 342(1)直流電動(dòng)機(jī)為什么會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)？安培力在其中起到什么作用？答案：通電后，線圈在磁場(chǎng)中受到安培力作用，安培力有力矩，使得線圈開始轉(zhuǎn)動(dòng)(2)假如直流電動(dòng)機(jī)通電前，線圈剛好與磁場(chǎng)垂直，即位于圖乙和圖丁所示的位置，通電后，電動(dòng)機(jī)能否正常工作？力矩為零，線圈不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)答案：通過(guò)改變電流的大小可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速答案：若線圈在通電前位于圖中乙和丁

2、位置，則通電后磁(3)如何調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速？(1)均勻輻射磁場(chǎng)蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻射分布的磁場(chǎng)，放在其中的通電線圈不管轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線框兩邊所受的安培力方向始終跟線框面垂直 當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)當(dāng)線框轉(zhuǎn)過(guò)90角時(shí)，從左向右側(cè)視圖如圖乙所示，從角時(shí)，從左向右側(cè)視圖如圖乙所示，從圖示可知，此時(shí)線框四條邊都受安培力。整個(gè)線框的圖示可知，此時(shí)線框四條邊都受安培力。整個(gè)線框的F外外0，整個(gè)線框受磁力矩，整個(gè)線框受磁力矩M0。轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，任一位置的俯。轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，任一位置的俯視圖如圖丙所示，受力大小、方向均不變，所以答案選取視圖如圖丙所示，受力大小、方向均不變，所以答案選取B和和D

3、。 答案答案BD 例例2如圖如圖346甲所示是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)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(chǎng)分布圖，以下選項(xiàng)中正確的是圖，圖乙是磁極間的磁場(chǎng)分布圖，以下選項(xiàng)中正確的是 ()圖圖346指針?lè)€(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁指針?lè)€(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力矩方向是相反的通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受磁力矩與電流有關(guān)，而在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受磁力矩與電流有

4、關(guān)，而與所處位置無(wú)關(guān)與所處位置無(wú)關(guān)ABC D思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥輻射狀磁場(chǎng)保證了線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到任何位置，其輻射狀磁場(chǎng)保證了線圈轉(zhuǎn)動(dòng)到任何位置，其轉(zhuǎn)動(dòng)力矩都不受轉(zhuǎn)動(dòng)力矩都不受B和轉(zhuǎn)動(dòng)角度的影響，而只與電流有關(guān)。和轉(zhuǎn)動(dòng)角度的影響，而只與電流有關(guān)。解析解析當(dāng)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到與安培力產(chǎn)生的使當(dāng)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩增大到與安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即兩力矩大小相線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即兩力矩大小相等、方向相反，故等、方向相反，故正確。磁電式電流表蹄形磁鐵和鐵芯正確。磁電式電流表蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，不管線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它間的磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，不

5、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(chǎng)特點(diǎn)是大小的平面都跟磁感線平行，均勻輻向分布的磁場(chǎng)特點(diǎn)是大小相等、方向不同，故相等、方向不同，故錯(cuò)，錯(cuò)，正確。電流越大，電流表指正確。電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，故針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，故正確。故正確。故C正確。正確。答案答案C 例例3如圖如圖348所示，兩平行所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離金屬導(dǎo)軌間的距離L0.40 m，金屬導(dǎo)，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角軌所在的平面與水平面夾角37，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度度B0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金、方向垂直于導(dǎo)軌所在

6、平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E4.5 V、內(nèi)阻、內(nèi)阻r0.50 的直的直流電源。現(xiàn)把一根質(zhì)量流電源?，F(xiàn)把一根質(zhì)量m0.040 kg的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒ab放在金屬放在金屬圖圖348導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R2.5 ，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取取10 m/s2。已知。已知sin 370.60，cos 370.80，求：，求： (1)通過(guò)導(dǎo)體棒的電流；通過(guò)導(dǎo)體棒的電流； (2)導(dǎo)體棒受到的安培力大??；

7、導(dǎo)體棒受到的安培力大?。?(3)導(dǎo)體棒受到的摩擦力。導(dǎo)體棒受到的摩擦力。答案答案(1)1.5 A(2)0.30 N(3)0.06 N，方向沿斜面向下，方向沿斜面向下 (1)對(duì)物體進(jìn)行受力分析一般應(yīng)先分析場(chǎng)力對(duì)物體進(jìn)行受力分析一般應(yīng)先分析場(chǎng)力(重力、安培力、重力、安培力、電場(chǎng)力等電場(chǎng)力等)，再分析接觸力，因?yàn)榻佑|力一般是被動(dòng)力，需要，再分析接觸力，因?yàn)榻佑|力一般是被動(dòng)力，需要由場(chǎng)力的大小和方向來(lái)決定，例如本題中靜摩擦力的方向和由場(chǎng)力的大小和方向來(lái)決定，例如本題中靜摩擦力的方向和大小就取決于安培力和重力的大小。大小就取決于安培力和重力的大小。 (2)電學(xué)與力學(xué)結(jié)合，是最常見(jiàn)的考查方式。在分析安培電學(xué)與力學(xué)結(jié)合，是最常見(jiàn)的考查方式。在分析安培力作用下的平衡問(wèn)題力作用下的平衡問(wèn)題(或運(yùn)動(dòng)問(wèn)題或運(yùn)動(dòng)問(wèn)題)時(shí)只要將安培力作為一個(gè)普時(shí)只要將安培力作為一個(gè)普通力，再結(jié)合物體受力平衡條件通力，再結(jié)合物體受力平衡條件(或牛頓運(yùn)動(dòng)定律或牛頓運(yùn)動(dòng)定律)進(jìn)行分析即進(jìn)行分析即可?？?。2如圖如圖348所示，平行金屬導(dǎo)軌所示，平行金屬導(dǎo)軌 PQ與與MN都與水平面成都與水平面成角，相距角，相距 為為l。一根質(zhì)量為。一根質(zhì)量為m的金屬棒的金屬棒ab在在 導(dǎo)軌上，并保持水平方向，導(dǎo)軌上，并保持水平方向，ab棒棒 內(nèi)通有恒定電流，電流大小為內(nèi)通有恒定電流，電流大小為I，方向從，方向從a到到b?？臻g存?？?/p>