资源简介

(共17张PPT)
第四节 磁场对电流的作用
电动机为什么会转动呢？
主要内容
左手定则
安培定律
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01
PART 01
左手定则
【观察与体验】 研究安培力与电流、磁场三者方向之间关系
一、左手定则
将一根导体棒放在如右图所示的实验装置上，调整实验装置的位置，使导体棒朝向南北方向，用一节干电池给导体棒供电。分别改变电流和磁场的方向，观察导体棒的运动情况。
磁场的方向 电流的方向 安培力的方向
由上向下 由南向北
由北向南
由下向上 由南向北
由北向南
由东向西
由西向东
由西向东
由东向西
【思考与讨论】
综合以上四种实验结果，与同学交流，尝试归纳安培力的方向跟磁场方向和电流方向三者之间的关系是什么？
综合法就是把研究对象的各个部分、方面和因素联合起来加以研究，从而在整体上把握事物的本质和规律的思维方法。
【思维与方法】 综合法
一、左手定则
综合是在分析研究的基础上进行的，把分析的结果联系在一起，能使各个部分、要素脱离并列的状态，呈现出有机的联系，形成多样性的统一体，能更深刻地认识对象的本质和规律。
左手定则（如右图所示）：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在同一个平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向电流的方向，那么，大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
一、左手定则
直流电动机工作原理示意图如右图所示，利用左手定则可知，磁场对通电线圈中左侧的导线产生向上的安培力，对线圈中右侧的导线产生向下的安培力，从而对线圈产生力矩作用，使它绕着中轴转动。
一、左手定则
当线圈平面转过竖直面时，线圈会通过换向器将电流的方向反转过来，使其继续旋转下去，如右视频所示。
一、左手定则
02
PART 02
安培定律
为简便起见，我们只讨论通电导线方向与磁场方向垂直时的情况。
实验表明，当通电导线方向与磁场方向垂直时，导线所受的安培力最大；当通电导线方向与磁场方向平行时，导线所受安培力最小，为零；当通电导线方向与磁场方向斜交时，所受安培力介于最大值和0之间。
二、安培定律
【观察与体验】 研究影响安培力大小的因素
将三块相同的铁氧体蹄形磁铁并列放置，用 4根导线分别与铜质导体棒相连，将导体棒悬挂在磁铁的两极之间，如右图所示。
二、安培定律
1. 先用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况。
2. 将全部磁铁向后撤出一定距离，让导体棒悬挂在磁场较弱的开口外侧，再用1.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与磁感应强度大小的关系。
3. 依然将导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用2.0 A的电流通过导线“1、4”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与电流大小的关系。
4. 保持导体棒悬挂在蹄形磁铁的两极之间，用1.0 A的电流通过导线“2、3”给导体棒通电，观察导线的偏转情况，与步骤1的情况比较，判断安培力大小与导体棒长度的关系。
用公式表示为
F = B I l
式中，F、B、I、l的国际单位制单位分别为N、T、A、m。
通过大量实验人们归纳出，当把一段长度为 l、电流为 I 的通电导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为 B 的磁场时，通电导线所受到的安培力的大小与磁感应强度 B、电流 I、导线长度 l 都成正比。这个规律被称为安培定律。
二、安培定律
示例 在一个磁感应强度为0.8 T的匀强磁场中，有一根与磁场方向垂直，长 0.2 m 的通电导线 ab，如右图所示。若导线中通以 0.5 A 由 a 到 b 方向的电流，求导线所受安培力的大小和方向。
分析 本题已知磁感应强度 B、通电导线的长度 l、通电导线中电流的大小 I，且电流方向与磁场方向垂直，满足安培定律的条件，运用公式即可求出安培力的大小。安培力的方向可以用左手定则进行判断。
二、安培定律
解 根据安培定律，安培力的大小为
F = B I l=0.8×0.5×0.2 N=0.08 N
运用左手定则可以判断出安培力的方向为垂直于纸面向外。
二、安培定律
在实验和生产中经常使用的电流表、电压表、多用表等都属于磁电式仪表。磁电式仪表是应用通电线圈在磁场中受磁力矩作用发生偏转的原理制成的，它的构造一般如右图所示。
【应用与拓展】 磁电式仪表的工作原理
二、安培定律
蹄形磁铁的极掌和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的，如右图所示。不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行。
谢谢聆听！

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