安培力的应用1

第4节安培力的应用1．了解直流电动机和磁电式电表的构造和工作原理．2．会利用左手定则和安培力公式解决实际问题.

电动机是利用安培力使通电线圈转动，将电能转化为机械能的重要装置．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交流电动机和三相交流电动机．观察图3－4－2，讨论：图3－4－2(1)直流电动机为什么会转动？安培力在其中起到什么作用？答案：通电后，线圈在磁场中受到安培力作用，安培力有力矩，使得线圈开始转动．

(2)假如直流电动机通电前，线圈刚好与磁场垂直，即位于图乙和图丁所示的位置，通电后，电动机能否正常工作？力矩为零，线圈不会转动．答案：通过改变电流的大小可调节转速．答案：若线圈在通电前位于图中乙和丁位置，则通电后磁 (3)如何调整电动机的转速？直流电动机的运转过程：(1)均匀辐射磁场蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的磁场，放在其中的通电线圈不管转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，线框两边所受的安培力方向始终跟线框面垂直．当线框转过90°角时，从左向右侧视图如图乙所示，从图示可知，此时线框四条边都受安培力。整个线框的F外＝0，整个线框受磁力矩M＝0。转动过程中，任一位置的俯视图如图丙所示，受力大小、方向均不变，所以答案选取B和D。[答案]BD[例2]如图3－4－6甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()图3－4－6①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关A．①② B．③④C．①②④ D．①②③④[思路点拨]辐射状磁场保证了线圈转动到任何位置，其转动力矩都不受B和转动角度的影响，而只与电流有关。[解析]当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确。磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错，④正确。电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确。故C正确。[答案]C[例3]如图3－4－8所示，两平行金属导轨间的距离L＝0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ＝37°，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B＝0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E＝4.5V、内阻r＝0.50Ω的直流电源。现把一根质量m＝0.040kg的导体棒ab放在金属图3－4－8导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R＝2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：

(1)通过导体棒的电流；(2)导体棒受到的安培力大小；(3)导体棒受到的摩擦力。[答案](1)1.5A(2)0.30N(3)0.06N，方向沿斜面向下(1)对物体进行受力分析一般应先分析场力(重力、安培力、电场力等)，再分析接触力，因为接触力一般是被动力，需要由场力的大小和方向来决定，例如本题中静摩擦力的方向和大小就取决于安培力和重力的大小。(2)电学与力学结合，是最常见的考查方式。在分析安培力作用下的平衡问题(或运动问题)时只要将安培力作为一个普通力，再结合物体受力平衡条件(或牛顿运动定律)进行分析即可。2．如图3－4－8所示，平行金属导轨PQ与MN都与水平面成θ角，相距为l。一根质量为m的金属棒ab在导轨上，并保持水平方向，ab棒内通有恒定电流，电流大小为I，方向从a到b