高中物理舊人教第二冊安培力的應(yīng)用ppt

1、安培力的應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標(biāo)——,1.知識與技能目標(biāo),①知道直流電動機、磁電式電表的構(gòu)造及原理.,②能判斷通電線圈在磁場中受安培力的大小及方向.,2.過程與方法目標(biāo),①通過實驗探究電動機的轉(zhuǎn)動原理.,②通過演示觀察了解磁電式電表工作原理.,3.情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo),①體驗動手做實驗的樂趣,培養(yǎng)動手操作能力.,②通過實物演示,增加學(xué)習(xí)物理的興趣,激發(fā)求知欲.,安培力的應(yīng)用,知識準(zhǔn)備——力矩,⑴力矩物理意義:力矩是反映力使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效果的物

2、理量.,⑶力矩國際單位制:牛頓·米 (N·m),其中力臂L是在垂直轉(zhuǎn)動軸的平面內(nèi),轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的垂直距離．,⑵力矩定義:力(F)和力臂(L)的乘積,定義式是M=F·L,,練2.如圖所示,直角曲桿ABO可繞水平軸0轉(zhuǎn)動,AB=0.3m,BO=0.4m,為使曲桿能靜止于圖示位置,需加6N·m的逆時針方向力矩,則產(chǎn)生此力矩的最小推力為 [ ]A、15N

3、 B、20N C、12N D、10N,練1.請指出力F的力臂.,OA,C,,,F,,①線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的?②線圈的轉(zhuǎn)動體現(xiàn)了能量如何轉(zhuǎn)化? ③怎樣才能使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動？④怎樣才能改變電動機轉(zhuǎn)速?⑤怎樣才能改變電動機轉(zhuǎn)向? ⑥生活、生產(chǎn)中直流電動機有哪些用途？,【實驗與探究】,1.完成小實驗——讓直流電動機動起來.,2.關(guān)于直流電動機工作原理,請思考,一、直流電動機,1.直流電動機基本結(jié)構(gòu)定子：在電動機

4、里固定不 動的部分叫做定子, 主 要部分是磁極.轉(zhuǎn)子：在電動機里轉(zhuǎn)動的 部分叫做轉(zhuǎn)子,由電樞 繞組(線圈)、換向器( 兩個銅半環(huán))及電刷和 轉(zhuǎn)軸組成.,,※換向器:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時,換向器能自動改變線圈中的電流方向,使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去.,2.直流電動機工作原理,⑴當(dāng)線圈平面與磁場方向平行 (S∥B)時,,,磁力矩,,,F,F,,F,,F,磁力矩M

5、=NBIS,(線圈作順時針轉(zhuǎn)動.),(力矩大小與線圈形狀、轉(zhuǎn)軸位置無關(guān).),(線圈仍作順時針轉(zhuǎn)動.),,,L,,,L,,L,,,L,,2.直流電動機工作原理,⑵當(dāng)線圈平面與磁場方向垂直 (S⊥B)時,,磁力矩M=0,線圈因電流 I=0,故F=0,M=0,,又因慣性,繼續(xù)順時針轉(zhuǎn)動.,2.直流電動機工作原理,⑶當(dāng)線圈平面與磁場方向成夾角θ時,,力矩M=NBIScosθ,,,F,,F,,e,g,磁力矩,,,磁力矩小結(jié),,,,⑷直流電動機工作

6、原理簡介,※換向器:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過平衡位置時,換向器能自動改變線圈中的電流方向,使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去.,⑸直流電動機的起動與調(diào)速,②如何改變電動機的轉(zhuǎn)速？ 答:由線圈中安培力的力矩最大值M=NBIS知,要提高電動機的轉(zhuǎn)速可增大I、B、S和N.常用的方法是改變電路的電流或改變線圈中的輸入電壓可調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速,這也是直流電動機比交流電動機最突出的優(yōu)點.,思考:①線圈為什么開始時不能停在圖2、4位置上？ 答:線

7、圈在圖2 、4位置時,磁感線與線圈平面垂直,安培力的力矩M=0,線圈不會轉(zhuǎn)動.,實際電動機結(jié)構(gòu),實際中的電動機,為了能夠平穩(wěn)、有效地工作,電樞的繞組是由許多匝線圈互相錯開構(gòu)成的,而且嵌在圓柱形的鐵芯上,組成轉(zhuǎn)子；換向器也是由許多片組成.,轉(zhuǎn)子安裝在定子中,定子由機殼和磁極組成,而且磁極用的是電磁鐵.,4.生活中直流電動機的應(yīng)用,電動剃須刀電瓶車無軌電車龍門刨床汽車的直流電動機起重機工廠的三相電動機,3.直流電動機的優(yōu)點,起動

8、力矩大,容易調(diào)速,廣泛應(yīng)用在無軌電車、電氣機車、礦井提升機等起重設(shè)備中.,①線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? ②線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？③為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱?④如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向?⑤使用時要特別注意什么?,【觀察與思考】,⑵關(guān)于磁電式電流表的工作原理，請思考,⑴請仔細(xì)觀察課本P84圖3-4-3或電表實物.,二、磁電式電流表,2.磁電式電流表的構(gòu)造:,最基本的是磁極和線圈.,1.電流表

9、是,(注:鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動.),②鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個指針,線圈的兩端分別接在這兩個螺旋彈簧上,被測電流經(jīng)過這兩個彈簧流入線圈.,①在強蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形鐵芯,鐵芯外面套有一個可以轉(zhuǎn)動的鋁框,在鋁框上繞有線圈.,測定電流強弱和方向的電學(xué)儀器.,3.強蹄形磁鐵和鐵芯間磁場特征,電流表中磁鐵與鐵芯之間磁場是均勻輻向分布的.,［問題］什么是均勻輻向分布呢？,①所謂均勻輻向分布,就是說所有磁感線的

10、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.,②該磁場并非勻強磁場,但在以鐵芯為中心的圓圈上,各點的磁感應(yīng)強度B的大小是相等的.,4.磁電式電流表的工作原理,⑴線圈所受的磁力矩,,,當(dāng)N、B、S一定時，有,⑵線圈轉(zhuǎn)動時,受到彈簧的反抗力矩,⑶當(dāng)線圈停在某一位置時,,,,若N、S、B、k一定時,θ∝I,合力矩為零,有,5.磁電式電流表的特點,⑴表盤的刻度均勻(θ∝I);,⑷據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向可判定電

11、路中電流的方向.,⑵靈敏度高,過載能力差;,⑶滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性;,⑸只能測直流.,課 堂 小 結(jié),,安培力的應(yīng)用,安培力的力矩,直流電動機,,構(gòu)造,原理:,磁電式電流表,,構(gòu)造,原理:,安培力矩作用下轉(zhuǎn)動,力矩平衡,NBIS=kθ,1.如圖分別是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)圖與磁極間磁場分布圖,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

12、②通電線圈中的電流越大,電流表指針偏轉(zhuǎn) 角度也越大,課堂練習(xí),③在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi),各處 的磁場都是勻強磁場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),C,A.①② B.③④C.①②④ D.①②③④,2.下列哪些措施可以提高磁電式電流表的靈敏度? [

13、 ]A.增加線圈的匝數(shù)B.增強磁極間的磁感應(yīng)強度C.減少線圈的電阻D.換用不易被扭轉(zhuǎn)的螺旋彈簧E.增大線圈的面積F.減少轉(zhuǎn)軸處摩擦,ABEF,分析:,,課堂練習(xí),3.如圖所示,勻強磁場中,矩形通電線圈可繞中心軸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,abcd邊

14、所受磁場力均恒定不變,課堂練習(xí),B D,4.如圖,給出了通電閉合線圈在勻強磁場中的不同位置,那么,能繞軸OO′轉(zhuǎn)動的有[ ],課堂練習(xí),B,,,S⊥B,S∥B,轉(zhuǎn)軸∥B,,,,,,,S⊥B,5.如圖所示,一位于xy平面內(nèi)的矩形通電線圈只能繞ox軸轉(zhuǎn)動,線圈的四個邊分別與x、y軸平行.線圈中電流方向如圖所示,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

15、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.方向沿z軸的變化磁場,課堂練習(xí),B,6.在實用的直流電動機里,電樞的繞組是由許多匝線圈互相錯開構(gòu)成的,用多匝線圈做轉(zhuǎn)子的原因是 [ ]A.導(dǎo)線越長,電阻越大,通過繞組的電流越小,可以保護電動機;B.導(dǎo)線匝數(shù)越多,每匝上的電壓越小,可以保護電動機;C.通電

16、后每匝導(dǎo)線都受到安培力的作用,匝數(shù)越多,合力越大;D.各組線圈中性面互相錯開,起動時沒有死點.,課堂練習(xí),D,課堂練習(xí),7.直流電動機突出的優(yōu)點是________________.,答:通過改變輸入電壓很容易調(diào)節(jié)它的轉(zhuǎn)速.,8.為什么磁電式電表不能用來測量較強的電流?答:因為電流表繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過的電流很弱(幾十微安到幾毫安).如果通過的電流超過允許值,很容易把它燒壞.,請轉(zhuǎn)到優(yōu)化設(shè)計P113/例1、例2.,電動剃須刀

17、,電瓶車,無軌電車,龍門刨床,汽車的直流電動機,起重機,工廠的三相電動機,5.磁電式電流表的特點,⑴表盤的刻度均勻(θ∝I);,⑷據(jù)電流表指針偏轉(zhuǎn)方向可判定電路中電流的方向.,『當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時,安培力的方向也隨之改變,指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化. 』,⑵靈敏度高,過載能力差;,⑶滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg反映了電流表的最主要特性;,『靈敏度高,可測出很弱的電流;但線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過的電流很弱(幾十微安到幾毫安) 』,1.本