第四节　安培力的应用

[学科素养与目标要求]　

物理观念：1.知道直流电动机、磁电式电表的基本构造及工作原理.2.进一步熟练掌握安培力公式及方向的判断.

科学思维：会用电流元法、特殊位置法、等效法、结论法、转化法分析导体在安培力作用下的运动和平衡问题.

一、直流电动机

1.定义：电动机是利用安培力使通电线圈转动，将电能转化为机械能的重要装置.

2.分类：电动机有直流电动机和交流电动机，交流电动机又分为单相交流电动机和三相交流电动机.

3.原理：如图1所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到向上的安培力，在安培力作用下线框转动起来.

图1

4.直流电动机突出的优点是可以通过改变输入电压调节其转速，而交流电动机的调速就不太方便.

二、磁电式电表

1.构造：磁电式电流表是在强蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，在铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈.

2.原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转.线圈偏转的角度越大，被测电流就越大.

3.特点：如图2所示，蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐射分布的，通电线圈不管转到什么角度，线圈的平面都跟磁感线平行.当电流通过线圈的时候，线圈上跟铁芯轴线平行的两边受到的安培力产生力矩，使线圈发生转动.同时，螺旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动角度的增大而增大.直至上述两个力矩相平衡时，线圈才会停下来.