【精准解析】高中物理粤教版选修3-1教师用书：第3章第4节　安培力的应用含解析

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第四节　安培力的应用
[学习目标]　1.[科学思维]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.[科学思维]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.[科学态度与责任]了解磁电式电表的构造及原
理．
一、直流电动机
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
相交流电动机．
2．原理：如图所示，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．
二、磁电式电表
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，
铁芯外面套有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，被测电流经过这
两个弹簧流入线圈．
2.
原理：如图所示，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．
1．正误判断
(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． (√)
(4)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． (×)
(5)磁电式电表的线圈受到的安培力始终与线圈平面垂直． (√)
2．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．改变线圈中的电流方向的同时对调磁铁两极
C　[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场方向，故只有选项 C正确．]
3．电流表中蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，下列说法正确的
是(　　)
A．目的是使线圈平面始终与磁感线平行
B．目的是让磁铁和铁芯间形成匀强磁场
C．离转轴越远，越靠近磁极，因此磁感应强度越大
D．目的是使线圈平面始终与磁感线垂直
A　[辐射磁场的目的是使线圈平行于磁感线，线框在转动中安培力大小不变，
A正确，D错误；辐射磁场各处磁感应强度方向不同，距离轴线越远磁场越弱，
则B、C错误．]
安培力的实际应用
1．直流电动机的结构及原理分析
如图所示．
a　　　　　　　b
c　　　　　　　d
(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．
2．磁电式电流表的原理分析
(1)偏转原理
(2)偏转角度
设线圈所在处的磁场的磁感应强度为 B，线框边长为 L，宽度为 d，匝数为
n，通入电流为 I时，转过的角度为 θ，由相关的知识可以知道 θ＝I，由此可以看
出，偏转角度正比于电流．
1．(多选)关于直流电动机，下列说法正确的是(　　)
A．直流电动机的工作原理是磁场对电流的作用
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