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安培力的应用

安培力的应用. 教学目标 : 1 、通过实验与探究，了解直流电动机的原理 2 、通过观察与思考，了解磁电式电表的原理. 一 . 直流电动机. 【 实验与探究 】 1. 直流电动机的结构 2. 直流电动机的原理 3. 直流电动机的启动 4. 直流电动机转速的调节. 【 说明 】 直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电电动机。如：无轨电车和电气机车都是用直流电动机来开动的。. 直流电动机的运转过程：. 常见的直流电动机：. 【 说明 】

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Presentation Transcript

  1. 安培力的应用 教学目标: 1、通过实验与探究，了解直流电动机的原理 2、通过观察与思考，了解磁电式电表的原理

  2. 一. 直流电动机 【实验与探究】 1.直流电动机的结构 2.直流电动机的原理 3.直流电动机的启动 4.直流电动机转速的调节 【说明】 直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电电动机。如：无轨电车和电气机车都是用直流电动机来开动的。

  3. 直流电动机的运转过程：

  4. 常见的直流电动机： 【说明】 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场,而大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的. 直流电动机内部模型

  5. 大型和超大型直流电机的生产和维修

  6. 大型和超大型直流电机的生产和维修

  7. 大型和超大型直流电机的生产和维修

  8. 二. 磁电式电表 【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。

  9. 研究洛伦兹力 教学目标: １、认识洛仑兹力，会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。 ２、理解洛仑兹力对运动电荷不做功。 ３、了解速度选择器

  10. 问题与猜想: • 磁场对通电导线有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的. • 由此我们会想到：磁场对通电导线的安培力可能是作用在大量运动电荷上的力的宏观表现，也就是说磁场对运动电荷可能有力的作用.

  11. 点击右图观看实验 一、磁场对运动电荷存在作用力 探索：安培力→电荷运动时受磁场力→验证．

  12. 实验表明： • 阴极射线管（电子射线管）中的电子束在磁场中发生偏转，磁场对运动电荷确实存在作用力。 • 洛伦兹力：磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。 • 通电导线在磁场中所受的安培力是洛伦兹力的宏观表现。 二、洛伦兹力的方向 1、推理：左手定则判断安培力方向，大量定向移动电荷所受洛伦兹力宏观表现为安培力，因此，可以用左手定则判定洛伦兹力的方向．

  13. ２、洛伦兹力的方向由左手定则判 　　伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直且处于同一平面内，把手放入磁场中，让磁感线垂直穿过手心，四指指向电流方向，那么大拇指所指的方向就是运动电荷所受的洛伦兹力方向。 （1）对于正电荷四指指向电流方向即指向电荷的运动方向。 （2）对于负电荷四指指向电流方向即指向电荷运动的反方向。 类似方法

  14. 三、洛伦兹力的大小 1．推导 　　设有一段长度为L，横截面积为S的导线，导线单位体积内含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，定向移动速率为．这段通电导线垂直磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中所受的安培力：

  15. 所以洛伦兹力： 即： 适用条件：速度方向与磁场方向垂直 ２、安培力可以看做是作用在每个运动电荷上的洛伦兹力的合力，这段导线中含有的运动电荷数为nLs。 四、洛伦兹力的特点 1．洛伦兹力的方向既垂直于磁场，又垂直于速度，即垂直于v和B所组成的平面． 2．洛伦兹力对电荷不做功，只改变速度的方向，不改变速度的大小．

  16. 结论： 五、速度选择器 通过改变E或B的数值来选择具有某一速度的粒子。

  17. 例题：带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是：例题：带电量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是： A．只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同 B．如果把＋q改为－q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变 C．只要带电粒子在磁场中运动就一定受洛伦兹力作用 D．带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小 解析：带电粒子在磁场中所受的洛伦兹力，不但与速度大小有关，还与速度的方向有关，当v与B平行时，不管v、B、q多大，洛伦兹力总为零．将＋q改为－q，且速度等值反向，这时形成的电流方向仍跟原来相同，由左手定则和F=qvB可知，洛伦兹力不变． 　　所以，正确选项为B

  18. 提示:

  19. 小结： • 运动电荷在磁场中所受的磁场力叫洛伦兹力． • 运动电荷速度方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力大小为F=qvB． • 洛伦兹力的方向可由左手定则来判定．

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