一、直流電動機
電動機有________電動機和______電動機之分，直流電動機的優點是通過改變________可調節它的轉速．
圖1
如圖1所示，單匝線圈abcd在勻強磁場(磁感應強度為B)中通以電流I，當線圈平面與磁場的夾角為α時，則此時安培力的力矩M＝Mab＋Mcd，即：M＝Fab?bc2?cos α＋Fcd?bc2?cos α，而Fab＝Fcd＝BI? ab，所以M＝BI Scos α.
若線圈是N匝線圈繞制而成，則M＝NBIScos α.線圈在磁場中受到安培力矩M＝NBIScos α作用而轉動起來，這就是電動機轉動的原理．
二、磁電式電表(如圖2所示)
圖2
1．構造：(1)____________(2)____________(3)__________
2．磁場對電流的作用力跟電流成______比，因而線圈中的電流越大，______力產生的力矩越大，線圈和指針偏轉的角度也就越________．因此，根據指針偏轉角度的大小，可以知道___.
一、直流電動機
[問題情境]
電動機是將電能轉化為機械能的重要裝置，在日常生活中有廣泛的應用，電動機有直流電動機和交流電動機之分，通 過課本“實驗與探究”的學習，回答以下問題
1．電動機是在什么力的驅使下而轉動的？
2．分析課本3－4－2四幅圖中線框的受力情況？
3．試從理論上分析如何通過調節電流來控制電動機的轉速．
4．直流電動機的優點是什么？有哪些用途？
二、磁電式電表
[問題情境]
1.簡述磁電式電表的構造？
2．簡述磁電式電表的工作原理？
例1 根據以上對磁電式電流表的學習，判斷以下說法錯誤的是( )
A．指針穩定后，線圈受到螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的
B．通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉的角度也越大
C．在線圈轉動的范圍內，各處的磁場都是 勻強磁場
D．在線圈轉動的范圍內，線圈所受安培力與電流有關，而與所處位置無關
聽課記錄：
變式訓練1 在直流電動機模型中，下列說法正確的是( )
A．當線圈平面靜止在與磁感線方向垂直的位置時，若通以直流電，線圈將轉動起來
B．隨著線圈的轉動，線圈上各邊所受的安培力大小都要發生變化[來源:高.考.資.源.網]
C．當線圈平面與磁感線方向平行時，安培力的力矩最小
D．改變線圈中的輸入電壓，電動機的轉速也將發生變化
例2 如圖3所示，把輕質導電線圈用絕緣細線懸掛在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面，當線圈內通入如圖方向的電流后，則線圈( )
圖3
A．向左運動
B．向右運動
C．靜止不動
D．無法確定
聽課記錄：
圖4
變式訓練2 一條形磁鐵放在水平桌面上，在它的上方靠S極一側吊掛一根與它垂直的導體棒，圖4中只畫出此棒的橫截面圖，并標出此棒中的電流是流向紙內的，在通電的一瞬間可能產生的情況是( )
A．磁鐵對桌面的壓力減小
B．磁鐵對桌面的壓力增大
C．磁鐵受到向右的摩擦力
D．磁鐵受到向左的摩擦力
圖5
例3 如圖5所示，一 金屬直桿MN兩端接有導線，懸掛于線圈上方，MN與線圈軸線均處于豎直平面內，為使MN垂直于紙面向里運動，可以( )
A．將a、c端接在電源正極，b、d端接在電源負極
B．將b、d端接在電源正極，a、c端接在電源負極
C．將a、d端 接在電源正極，b、c端接在電源負極
D．將a、c端接在交流電源的一端，b、d端接在交流電源的另一端
聽課記錄：
點評 安培定則、左手定則盡管都與電流、導線有關，而且往往同時應用，但安培定則是用來判斷電流的磁場方向，又稱右手螺旋定則，用右手判斷；而左手定則是用左手判斷通電導線的受力情況的．
圖6
變式訓練3 直導線AB與圓線圈的平面垂直且隔有一小段距離，直導線固定，線圈可以自由運動．當通過如圖6所示的電流時(同時通電)，從左向右看，線圈將( )
A．順時針轉動，同時靠近直導線AB
B．順時針轉動，同時離開直導線AB
C．逆時針轉動，同時靠近直導線AB
D．不動
圖7
例4 在傾角為α的光滑斜面上，放 置一通有電流為I，長為L，質量為m的導體棒，如圖7所示，試問：
(1)欲使棒靜止在斜面上，外加勻強磁場的磁感應強度B的最小值和方向．
(2)欲使棒靜止在斜面上且對斜面無壓力，外加勻強磁場的磁感應強度B的大小和方向．
圖8
變式訓練4 如圖8所示，用兩根輕細懸線將質量為m、長為L的金屬棒ab懸掛在c、d兩處，置于豎直向上的勻強磁場內．當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角，棒處于平衡狀態．則磁感應強度B為多少？為了使棒平衡在該位置上，所需磁場的最小磁感應強度B為多少？方向如何？
【即學即練】
1．下列關于磁電式電流表的說法中，正確的是( )
A．電流表的工作原理是安培力對通電導線的加速作用
B．電流表的工作原理是安培力對通電線框的轉動作用
C．電流表指針的偏轉角與所通電流的大小成正比
D．電流表指針的偏轉角與所通電流的大小成反比
2．一根長為0.2 m、通有2 A電流的通電導線放在磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，則其受到的磁場力的大小不可能是( )
A．0.4 N B．0.2 N C．0.1 N D．0
圖9
3．一根有質量的金屬棒MN兩端用細軟導線連接后懸掛于a、b兩點，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中，棒中電流方向從M流向N，如圖9所示，此時棒受到導線對它的拉力作用．為使拉力等于零，可以( )
A．適當減小磁感應強度 B．適當增大電流
C．使磁場反向 D．使電流反向
圖10
4．質量為m、長度為L的導體棒MN靜止在水平導軌上．通過MN的電流為I，勻強磁場的磁感應強度為B，與導軌平面成θ角斜向上，如圖10所示．求MN受到的支持力和摩擦力的大�。�
參考答案
課前自主學習
一、直流 交流 輸入電壓
二、1.(1)軟鐵 (2)螺旋彈簧 (3)線圈 2．正 安培 大 被測電流的強弱
核心知識探究
一、
[問題情境]
1．電動機是在線圈所受安培力的作用下轉動的．
2．(a)圖中紅色邊受向上的安培力，藍色邊受力向下．此時力矩最大，轉 動效 果最明顯；(b)圖中線圈轉到豎直位置前，紅色邊受力向上，藍色邊受力向下；此時力矩為0，無轉動效果；(c)圖中紅色邊受力向下，藍色邊受力向上，此時力矩最大，轉動效果最明顯(與(a)圖同向)；(d)圖中線圈轉到豎直位置前，紅色邊受力向下，藍色邊受力向上，此時力矩為0，無轉動效果．
3．因使線圈轉動的力為安培力BIL，B、L均為固定值，所以通過調節I可改變力的大小，從而調節轉速．
4．通過調節輸入電壓很容 易調節電動機的轉速，用途為無軌電車、電氣機車等．
二、
[問題情境]
1．見課本
2．(1)蹄形 磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻輻射分布的，線圈在轉動過程中始終與磁感線平行．
(2)當線圈通入電流后，線圈的兩條邊受到如圖所示的安培力，線圈轉動，連帶指針偏轉，同時螺旋彈簧給線圈施加阻力，最終指針停在某一角度．線圈通入的電流越大，指針偏轉的角度越大，因此指針偏轉角度的大小就可以表示線圈中通過電流的大小，通過刻度盤就可以直接讀出電流的數值．
解題方法探究
例1 C [當阻礙線圈轉動的螺旋彈簧的阻力力矩與安培力引起的動力力矩達到平衡時，線圈停止轉動，故從轉動角度來看二力方向相反，A正確；磁電式電流表的內磁場是均勻輻射磁場，因此不是勻強磁場，C錯誤；但是不管線圈轉到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，線圈所在各處的磁場大小相等、方向不同，所以安培力與電流大小有關，而與所述位置無關，電流越大，安培力越大，指針轉過的角度越大．]
變式訓練1 D
例2 A [方法一：等效法．把通電線圈等效成小磁針．由安培定則，線圈等效成小磁針后，左端是S極，右端是N極，異名磁極相吸引，線圈向左運動．
方法二：電流元法．如圖所示，取其中的上、下兩小段分析，根據其中心對稱性，線圈所受安培力的合力水平向左，故線圈向左運動．]
變式訓練2 AD
例3 C [按照A選項 中接法，由安培定則知螺線管上端為N極，MN中電流方向自左向右，由左手定則知MN垂直于紙面向外運動；B選項中的接法使螺線管上端為S極，MN中電流方向自左向右，故由左手定則可判斷，MN垂直于紙面向外運動；而C選項中螺線管上端為S極，MN中電流方向自右向左，則由左手定則可判知，MN垂直于紙面向里運動，所以選項C正確．D選項所接為交流電，只要保證a、c的電勢相對于另一端同步變化(即同高或同低)，則線圈磁場方向與MN中電 流方向的關系即與選項A 、B兩種情況相同．]
變式訓練3 C
例4 (1)mgsin αIL，方向垂直斜面向上
(2)mgIL，方向水平向左
解析 (1)棒在斜面上處于靜止狀態，故受力平衡．棒共受三個力作用：重力大小為mg，方向豎直向下；彈力垂直于斜面，大小隨磁場力的變化而變化；磁場力始終與磁場方向及電流方向垂直，大小隨磁場方向不同而改變，但由平衡條件知：斜面彈力與磁場力的合力必與重力mg等大反向，故當磁場力方向與彈力方向垂直即沿斜面向上時，安培力最小Fmin＝mgsin α，所以B＝mgsin αIL，由左手定則知：B的方向應垂直斜面向上．
(2)棒靜止在斜面上，又對斜面無壓力，則棒只受兩個力作用，即豎直向下的重力mg和磁場力F作用，由平衡條件知F＝mg，且磁場力F豎直向上，所以BIL＝mg，故B＝mgIL，由左手定則知B的方向水平向左 .
變式訓練4 mgILtan θ mgILsin θ，方向平行于懸線向上
即學即練
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