2 磁场对通电导线的作用———安培力 [学习目标] 1.知道安培力的定义及安培力大小的决定因素. 2.会用F=ILB计算B与I垂直情况下的安培力.(重点) 3.掌握左手定则,并会用它判定安培力的方向.(重点) 4.知道电动机的工作原理. 一、安培力 1.探究磁场对通电导线的作用 (1)实验原理:将通电导线置于磁场中,它将受到力的作用.取一蹄形磁铁,认为它的两极间的磁场均匀,将一通电线框置于蹄形磁铁的两极间:①电流的大小可以由滑动变阻器调节.②通电导线在磁场中的长度可由并用的磁铁数目改变.③安培力的大小可通过弹簧测力计的读数求出. (2)实验装置:如图所示. (3)实验器材:铁架台,蹄形磁体(2个),线框,弹簧测力计,电流表,电源、滑动变阻器,开关,导线若干. (4)实验过程 ①按如图所示装置安装、连接实验器材,并使线框下端与磁场方向垂直. ②在接通电路前先观察并记录下弹簧测力计的读数F0. ③接通电路,调节滑动变阻器使电流表读数为I1,记录弹簧测力计的读数F1. ④继续调节滑动变阻器使电流表读数为I2,I3,…,In,观察并记录弹簧测力计相应的读数F2,F3,…,Fn. ⑤分别计算出F1-F0,F2-F0,F3-F0,…,Fn-F0,并填入表格中. Ii/A Fi-F0/N ⑥列出Ii与Fi-F0(i=1,2,3,…,n)的对应关系. ⑦紧挨着蹄形磁体再并排放上一个相同的蹄形磁体(相同的极性在同一侧),仍保持线框的竖直边在磁场区外,重复③~⑥过程. (5)实验结论 ①当通电导线与磁场方向平行时,导线不受力. ②当通电导线与磁场方向垂直时,磁场对通电导线有力的作用,力的大小与导线中的电流、导线长度和磁场强弱有关.精确实验表明:通电导线与磁场方向垂直时,磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比,比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关. 2.安培力的大小和方向 (1)定义:磁场对通电导线的作用力. (2)公式:F=ILB. 式中比例系数B称为磁感应强度,单位为特(T),下节将进一步介绍. (3)安培力方向的判定———左手定则 内容:伸出左手,四指并拢,使大拇指和其余四指垂直,并且都跟手掌在同一平面内,让磁感线垂直穿过手心,四指指向电流方向,则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向,如图所示. 二、电动机———安培力的重要应用 1.直流电动机的工作原理 (1)直流电动机的构造 如图所示是一个直流电动机的工作模型,由磁场(磁体)、转动线圈、滑环(两个半圆环A和B)、电刷及电源组成. (2)工作原理 当电流由半圆环A流入时,则从B流出;当电流由B流入时,则从A流出.因此,滑环在其中起了一个换向器的作用.当线圈通电后,由于受到安培力的作用,线圈在磁场中旋转起来. 2.电动机的分类 (1)直流电动机. (2)交流电动机. 1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)通电导线所受安培力的方向与磁场的方向相同. ( ) (2)通电的导线在磁场中一定受安培力. ( ) (3)对处于匀强磁场中的某段导线而言,所通电流越大,所受安培力越大. ( ) (4)用左手定则判断安培力方向时,磁感线只要从掌心进入即可,不一定垂直穿过掌心. ( ) (5)当导体在磁场中放置时,导体所受作用力为F=IBL.( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 2.把一小段通电直导线放入磁场中,导线受到安培力的作用,关于安培力的方向,下列说法中正确的是 ( ) A.安培力的方向一定跟磁场的方向相同 B.安培力的方向一定跟磁场的方向垂直,但不一定跟电流方向垂直 C.安培力的方向一定跟电流方向垂直,但不一定跟磁场方向垂直 D.安培力的方向既跟磁场方向垂直,又跟电流方向垂直 D [由左手定则知安培力的方向既垂直于磁场又垂直于电流,即安培力垂直于磁场和电流决定的平面,B与I不一定垂直.] 3.如图所 ... ...
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