教科版選修3-1：第三章磁場(chǎng)學(xué)案2(存儲(chǔ)版)
【正文】 計(jì) ] 如圖 5 是一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)的工作模型，它由磁場(chǎng) (磁體 )、轉(zhuǎn)動(dòng)線圈、滑環(huán)、電刷及電源組成 ． 圖 5 (1)甲圖中線圈所在位置各邊受力方向如何？乙圖中呢？ (2)滑環(huán)的作用是什么？ 答案 (1)由左手定則可判斷 ， 甲圖中與滑環(huán) A 連接的一邊受安培力向下 ， 與滑環(huán) B 連接的一邊受安培力向上 ， 這兩個(gè)力的作用 使線圈在磁場(chǎng)中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) (從滑環(huán)向里看 )． 同理可判斷 ， 乙圖中與滑環(huán) A 連接的一邊受安培力向上 ， 與滑環(huán) B 連接的一邊受安培力向下 ， 兩個(gè)力的效果仍然是使線圈在磁場(chǎng)中順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ． (2)滑環(huán)起到了一個(gè)換向器的作用 ， 這樣就可保證線圈受到的安培力使線圈向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn) ． [要點(diǎn)提煉 ] 1． 電動(dòng)機(jī)由磁場(chǎng) (磁體 )、 轉(zhuǎn)動(dòng)線圈 、 滑環(huán) 、 電刷及電源組成 ． 2． 當(dāng)給電動(dòng)機(jī)通電后 ， 線圈受到 安培力 作用 ， 線圈在磁場(chǎng)中 旋轉(zhuǎn) 起來 ． 3． 電動(dòng)機(jī)有 直流 電動(dòng)機(jī)和 交流 電動(dòng)機(jī) ． 一、對(duì)安培力方向的 判定 例 1 畫出圖 6 中通電導(dǎo)體棒 ab所受的安培力的方向 (圖中箭頭方向?yàn)榇鸥芯€的方向 )． 圖 6 解析 題目所給的圖是立體圖，如果直接把 ab棒受到的安培力畫在立體圖上則較為抽象 ． 為了直觀，一般畫成平面圖，圖中的各個(gè)圖從外向內(nèi)看的正視平面圖如圖所示 (此時(shí)導(dǎo)體 ab是一個(gè)橫截面圖， ○ 表示電流向里 ， ○ 表示電流向外 )， 題圖甲中 ， I 與 B 決定的平面是與紙面垂直 的豎直面 ， 安培力方向與這個(gè)平面垂直 ， 由左手定則知 ， 安培力的方向?yàn)樗较蛴?；題圖乙中 ， I與 B決定的平面是與水平方向成 θ角的垂直紙面的平面 ， 安培力方向與這個(gè)平面垂直 ， 指向右下方 ； 題圖丙中 ， I和 B決定的平面是垂直斜面的平面 ， 安培力方向與斜面平行 ， 指向右上方 ． 甲 乙 丙 答案 見解析 規(guī)律總結(jié) ，要先明確磁場(chǎng) 的方向和電流的方向，用左手定則判斷，不要 “ 習(xí)慣性 ” 地用錯(cuò)右手 ． 實(shí)際上左手定則揭示了磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流、安培力這三個(gè)物理量方向之間的關(guān)系，知道其中任意兩個(gè)方向，可以由安培定則判斷第三個(gè)方向 ． 2． 分析安培力方向時(shí)，左手定則和安培定則往往同時(shí)使用，要特別注意它們的不同：安培定則用來判斷電流的磁場(chǎng)方向，用右手；左手定則用來判斷電流的受力方向，用左手 ． 二、安培力作用下的物體運(yùn)動(dòng)方向問題 例 2 如圖 7 所示 ， 把一重力 不計(jì)的通電直導(dǎo)線水平放在蹄形磁鐵兩極的正上方 ， 導(dǎo)線可以自由轉(zhuǎn)動(dòng) ， 當(dāng)導(dǎo)線通入圖示方向電流 I時(shí) ， 導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)情況是 (從上往下看 )( ) 圖 7 A． 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ， 同時(shí)下降 B． 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ， 同時(shí)上升 C． 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ， 同時(shí)下降 D． 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) ， 同時(shí)上升 解析 畫出蹄形磁鐵的兩條磁感線，在磁感線與電流相交處分別取一小段電流，如圖中的 BC、 AD兩段，由左手定則可知， AD段受的安培力垂直紙面向外， BC 段受的安培力垂直紙面向里，故導(dǎo)線將繞軸線 OO′ 順時(shí)針旋轉(zhuǎn) (俯視 )，當(dāng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng) 90176。時(shí) (特殊位置法 )，由左手定則可知，導(dǎo)線受向下的安培力作用，所以導(dǎo)線在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)還向下運(yùn)動(dòng)，即答案為A. 答案 A 方法總結(jié) 判定安培力作用下物體的運(yùn)動(dòng)方向有以下幾種方法： (1)電流元法 即把整段電流等效為多段直線電流元，運(yùn)用左手定則判斷出每小段電流元所受安培力的方向，從而判斷出整段電流所受合力的方向，最后確定運(yùn)動(dòng)方向 ． (2)特殊位置法 把電流或磁鐵轉(zhuǎn)到一個(gè)便于分析的特殊位置后再判斷所受安培力的方向，從而確定運(yùn)動(dòng)方向 ． (3)
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