高中物理舊人教第二冊(cè)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(shí)與技能目標(biāo),①知道直流電動(dòng)機(jī)、磁電式電表的構(gòu)造及原理.,②能判斷通電線圈在磁場(chǎng)中受安培力的大小及方向.,2.過(guò)程與方法目標(biāo),①通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理.,②通過(guò)演示觀察了解磁電式電表工作原理.,3.情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo),①體驗(yàn)動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的樂(lè)趣,培養(yǎng)動(dòng)手操作能力.,②通過(guò)實(shí)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(shí)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(dòng)效果的物

2、理量.,⑶力矩國(guó)際單位制:牛頓·米 (N·m),其中力臂L是在垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平面內(nèi),轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng),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(shí)針?lè)较蛄?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(qǐng)指出力F的力臂.,OA,C,,,F,,①線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)是怎樣產(chǎn)生的?②線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)？④怎樣才能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?⑤怎樣才能改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向? ⑥生活、生產(chǎn)中直流電動(dòng)機(jī)有哪些用途？,【實(shí)驗(yàn)與探究】,1.完成小實(shí)驗(yàn)——讓直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)起來(lái).,2.關(guān)于直流電動(dòng)機(jī)工作原理,請(qǐng)思考,一、直流電動(dòng)機(jī),1.直流電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)定子：在電動(dòng)機(jī)

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

5、=NBIS,(線圈作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).),(力矩大小與線圈形狀、轉(zhuǎn)軸位置無(wú)關(guān).),(線圈仍作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).),,,L,,,L,,L,,,L,,2.直流電動(dòng)機(jī)工作原理,⑵當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向垂直 (S⊥B)時(shí),,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(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng).,2.直流電動(dòng)機(jī)工作原理,⑶當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向成夾角θ時(shí),,力矩M=NBIScosθ,,,F,,F,,e,g,磁力矩,,,磁力矩小結(jié),,,,⑷直流電動(dòng)機(jī)工作

6、原理簡(jiǎn)介,※換向器:當(dāng)線圈轉(zhuǎn)過(guò)平衡位置時(shí),換向器能自動(dòng)改變線圈中的電流方向,使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去.,⑸直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速,②如何改變電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,這也是直流電動(dòng)機(jī)比交流電動(dòng)機(jī)最突出的優(yōu)點(diǎn).,思考:①線圈為什么開(kāi)始時(shí)不能停在圖2、4位置上？ 答:線

7、圈在圖2 、4位置時(shí),磁感線與線圈平面垂直,安培力的力矩M=0,線圈不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng).,實(shí)際電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),實(shí)際中的電動(dòng)機(jī),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(cuò)開(kāi)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(jī)殼和磁極組成,而且磁極用的是電磁鐵.,4.生活中直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用,電動(dòng)剃須刀電瓶車(chē)無(wú)軌電車(chē)龍門(mén)刨床汽車(chē)的直流電動(dòng)機(jī)起重機(jī)工廠的三相電動(dòng)機(jī),3.直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn),起動(dòng)

8、力矩大,容易調(diào)速,廣泛應(yīng)用在無(wú)軌電車(chē)、電氣機(jī)車(chē)、礦井提升機(jī)等起重設(shè)備中.,①線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shuō)明被測(cè)電流的強(qiáng)弱?④如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來(lái)確定電路上電流的方向?⑤使用時(shí)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(qǐng)思考,⑴請(qǐng)仔細(xì)觀察課本P84圖3-4-3或電表實(shí)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(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng).),②鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針,線圈的兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上,被測(cè)電流經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈.,①在強(qiáng)蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯,鐵芯外面套有一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框,在鋁框上繞有線圈.,測(cè)定電流強(qiáng)弱和方向的電學(xué)儀器.,3.強(qiáng)蹄形磁鐵和鐵芯間磁場(chǎng)特征,電流表中磁鐵與鐵芯之間磁場(chǎng)是均勻輻向分布的.,［問(wèn)題］什么是均勻輻向分布呢？,①所謂均勻輻向分布,就是說(shuō)所有磁感線的

10、延長(zhǎng)線都通過(guò)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(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng),但在以鐵芯為中心的圓圈上,各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)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(shí)，有,⑵線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),受到彈簧的反抗力矩,⑶當(dāng)線圈停在某一位置時(shí),,,,若N、S、B、k一定時(shí),θ∝I,合力矩為零,有,5.磁電式電流表的特點(diǎn),⑴表盤(pán)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(guò)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(cè)直流.,課 堂 小 結(jié),,安培力的應(yīng)用,安培力的力矩,直流電動(dòng)機(jī),,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(dòng),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(chǎng)分布圖,以下選項(xiàng)中正確的是[ ]①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

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(dòng)的范圍內(nèi),各處 的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng)④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 與所處位置無(wú)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(qiáng)磁極間的磁感應(yīng)強(qiáng)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(qiáng)磁場(chǎng)中,矩形通電線圈可繞中心軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是 [ ]A.在圖示位置線框所受磁力矩為零B.轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)線框所受磁力矩為零C.轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)線框四條邊都不受磁場(chǎng)力作用D.轉(zhuǎn)動(dòng)中,abcd邊

14、所受磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)中的不同位置,那么,能繞軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng),線圈的四個(gè)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(chǎng)時(shí),線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái) [ ]A.方向沿x軸

15、的恒定磁場(chǎng)B.方向沿y軸的恒定磁場(chǎng)C.方向沿z軸的恒定磁場(chǎng)D.方向沿z軸的變化磁場(chǎng),課堂練習(xí),B,6.在實(shí)用的直流電動(dòng)機(jī)里,電樞的繞組是由許多匝線圈互相錯(cuò)開(kāi)構(gòu)成的,用多匝線圈做轉(zhuǎn)子的原因是 [ ]A.導(dǎo)線越長(zhǎng),電阻越大,通過(guò)繞組的電流越小,可以保護(hù)電動(dòng)機(jī);B.導(dǎo)線匝數(shù)越多,每匝上的電壓越小,可以保護(hù)電動(dòng)機(jī);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(cuò)開(kāi),起動(dòng)時(shí)沒(méi)有死點(diǎn).,課堂練習(xí),D,課堂練習(xí),7.直流電動(dòng)機(jī)突出的優(yōu)點(diǎn)是________________.,答:通過(guò)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(lái)測(cè)量較強(qiáng)的電流?答:因?yàn)殡娏鞅砝@制線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過(guò)的電流很弱(幾十微安到幾毫安).如果通過(guò)的電流超過(guò)允許值,很容易把它燒壞.,請(qǐng)轉(zhuǎn)到優(yōu)化設(shè)計(jì)P113/例1、例2.,電動(dòng)剃須刀

17、,電瓶車(chē),無(wú)軌電車(chē),龍門(mén)刨床,汽車(chē)的直流電動(dòng)機(jī),起重機(jī),工廠的三相電動(dòng)機(jī),5.磁電式電流表的特點(diǎn),⑴表盤(pán)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(shí),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(guò)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(cè)出很弱的電流;但線圈的導(dǎo)線很細(xì),允許通過(guò)的電流很弱(幾十微安到幾毫安) 』,1.本