1、第五节第五节 磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力第六节第六节 直流电动机直流电动机知识点知识点磁场对通电导线的作用磁场对通电导线的作用11.实验过程实验过程 按按图图1装置装置连接电路。连接电路。(1)闭合闭合开关，观察到通电导体开关，观察到通电导体棒在棒在磁场磁场中受力而运动。中受力而运动。(2)改变改变磁场方向或电流方向，磁场方向或电流方向，或同时或同时改变磁场方向和电改变磁场方向和电流流方向方向，观察通电导体的运动方向是否改变。，观察通电导体的运动方向是否改变。(3)改变改变电流的大小和磁场的强弱，观察导体棒运动速度电流的大小和磁场的强弱，观察导体棒运动速度是否改变是否改变(受
2、受力的大小是否力的大小是否改变改变)。2.实验实验结论结论 通电通电导体在磁场中受到力的作用，受力方向导体在磁场中受到力的作用，受力方向与与磁场方向磁场方向和电流方向有关，受力大小与电流大小和磁和电流方向有关，受力大小与电流大小和磁场强弱有关。场强弱有关。3.能量转化能量转化 将电能转化为机械能。将电能转化为机械能。关联思考关联思考 在在磁场中通电导线为什么会受到力的作用？磁场中通电导线为什么会受到力的作用？关联结果关联结果将通电导线置于将通电导线置于磁场磁场中，由于通电导线中，由于通电导线周围存在周围存在磁磁场，磁场与场，磁场与通电导线通电导线中电流产生的中电流产生的磁场发生磁场发生相互作用
3、，故相互作用，故磁场会磁场会对通电导线产生力对通电导线产生力的作用的作用。例 1兴兴化三模化三模 在探究在探究“磁场对通电导体的作用磁场对通电导体的作用”的实验的实验中中，小，小明设计了如图明设计了如图2所所示的电路，导体棒示的电路，导体棒ab用用绝缘绝缘细线悬挂在蹄细线悬挂在蹄形磁体形磁体的两极之间。的两极之间。解题秘方：解题秘方：通电导体在磁场中受力，受力方向与通电导体在磁场中受力，受力方向与磁场方向和磁场方向和电流电流方向两个因素有关，只改变其中方向两个因素有关，只改变其中一个因素，可以改变运动方向一个因素，可以改变运动方向，同时，同时改变两个因改变两个因素，运动方向不会改变。素，运动方
4、向不会改变。(1)磁体磁体周围和通电导线周围都存在一种特殊物质周围和通电导线周围都存在一种特殊物质是是_(填填“磁场磁场”或或“磁感线磁感线”)。(2)闭合闭合开关前，导体棒开关前，导体棒ab静止，闭合静止，闭合开关后，导体棒开关后，导体棒ab向向右右运动，运动，说明说明磁场磁场对对_有力有力的作用。的作用。磁场磁场通电导体通电导体(3)断开开关，将图中磁体的断开开关，将图中磁体的N、S极极对调，再闭合开关，对调，再闭合开关，会会发现发现导体棒导体棒ab的的运动方向与对调前的运动运动方向与对调前的运动方向方向_，说明通电说明通电导体导体在磁场中的受力方向在磁场中的受力方向与与_有关有关。相反相
5、反磁场方向磁场方向解析：解析：断开断开开关，将图中磁体的开关，将图中磁体的N、S极极对调，磁场方对调，磁场方向改变向改变，再，再闭合开关，电流方向不变，会发现导体棒闭合开关，电流方向不变，会发现导体棒ab的的运动方向与运动方向与对调对调前的运动方向相反，向左运动，这说前的运动方向相反，向左运动，这说明通电导体在磁场中的明通电导体在磁场中的受力受力方向与磁场方向有关方向与磁场方向有关。(4)断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，断开开关，将图中电源的正、负极对调，再闭合开关，会会发现发现导体棒导体棒ab的的运动方向与对调前的运动运动方向与对调前的运动方向方向_，说明通电说明通电导体导体
6、在磁场中的受力方向在磁场中的受力方向与与_有关有关。相反相反解析：解析：断开开关，将图中电源的正、负极断开开关，将图中电源的正、负极对调对调，电流的，电流的方向发生改变，再闭合开关，会发现导体棒方向发生改变，再闭合开关，会发现导体棒ab的运动的运动方方向与对调前的运动方向相反，这说明通电导体在磁场中向与对调前的运动方向相反，这说明通电导体在磁场中的受的受力方向与电流方向有关。力方向与电流方向有关。电流方向电流方向(5)如果同时改变磁场方向和电流方向如果同时改变磁场方向和电流方向，_(填填“能能”或或“不能不能”)确定确定受力方向与磁场方向或电流方向是否受力方向与磁场方向或电流方向是否有关。有关
7、。不能不能1.中考中考 无锡无锡用图用图中装置探究磁场对中装置探究磁场对通电通电直导线的作用，直导线的作用，给给铝棒铝棒AB通电通电，观察到，观察到AB向右向右运动，要使运动，要使AB通电通电后向后向左运动，下列左运动，下列做法做法中可行的中可行的是是()A.仅换用磁性更强仅换用磁性更强的磁体的磁体B.仅增加仅增加AB中中的的电流大小电流大小C.仅将磁体的仅将磁体的N、S极对调极对调D.仅将铝棒仅将铝棒AB换成铜换成铜棒棒C知识点知识点左手定则左手定则21.内容内容 伸开伸开左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四左手，使大拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直指垂直，让，让磁感线垂直穿入手心，使四
8、指指向电流方向。磁感线垂直穿入手心，使四指指向电流方向。这时，这时，大拇指所大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受磁指的方向就是通电导线在磁场中所受磁场力的方向。场力的方向。2.应用应用 利用利用左手定则可以判断磁感线方向、电流方向、左手定则可以判断磁感线方向、电流方向、通电通电导线导线受磁场力的方向，三个方向中知道其中两个，受磁场力的方向，三个方向中知道其中两个，可判断出可判断出另外一另外一个的方向。个的方向。知识链接知识链接电磁学中，电磁学中，右手螺旋定则右手螺旋定则判断的主要是判断的主要是与电与电有关的方有关的方向，如果是向，如果是和力和力有关的则用左手定则有关的则用左手定则，即，即关
9、于力用左手，关于力用左手，关于关于电用电用右手，记忆口诀：右手，记忆口诀：左手力左手力，右手电，手心迎着，右手电，手心迎着磁磁感线感线。在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，在物理学中，用表示电流的方向垂直于纸面向里，表示表示电流的方向垂直于纸面向外。如图电流的方向垂直于纸面向外。如图3所所示，表示，表示直导体在磁场示直导体在磁场中受到中受到一个既跟电流方向垂直，又一个既跟电流方向垂直，又跟磁场方向垂直的水平向左的跟磁场方向垂直的水平向左的磁场力磁场力F。例 2下列下列四种情况中，通电导体四种情况中，通电导体b受到受到的磁场力方向水平向左的磁场力方向水平向左的的是是()解析：解析：由图由
10、图3可知可知，用左手定则判定时，可以让磁感线垂，用左手定则判定时，可以让磁感线垂直直穿入穿入掌心，四指指向电流方向，大拇指指向即为力的方掌心，四指指向电流方向，大拇指指向即为力的方向。由此可知向。由此可知：A 中力向下，中力向下，B 中力向右，中力向右，C 中力向左，中力向左，D 中力向右。中力向右。答案：答案：C2.如如图，开关图，开关S闭合闭合后后，根据，根据通电导体通电导体ab的电流方向的电流方向、受、受到磁场力到磁场力F的方向的方向，在图中标出，在图中标出磁体的磁体的N 极和极和S 极。极。解：如图所示。解：如图所示。知识点知识点直流电动机直流电动机 动圈式扬声器动圈式扬声器31.磁场
11、磁场中的通电中的通电线圈线圈 如图如图4甲甲所示，把一个线圈放入磁所示，把一个线圈放入磁场中场中，接通，接通电源后，发现该通电线圈转动起来，但转到电源后，发现该通电线圈转动起来，但转到图乙所示的图乙所示的位置位置时，线圈时，线圈转动转动几几下后保持静止。要使线圈下后保持静止。要使线圈能能持续持续转动，转动，需要解决需要解决的问题的问题是是如何如何让线圈中电流变为跟原来反向。让线圈中电流变为跟原来反向。深度思考深度思考(1)线圈线圈在图甲所示位置时转动的原因是什么？在图甲所示位置时转动的原因是什么？(2)线圈线圈在图乙所示位置静止的原因是什么？在图乙所示位置静止的原因是什么？深度理解深度理解(1
12、)线圈线圈在图在图4甲甲所所示位置示位置时转动的原因时转动的原因：导线导线ab受受力方向力方向竖直竖直向上，导线向上，导线cd受力受力方向竖直向下，方向竖直向下，这两这两个力大小相个力大小相等，等，且作用且作用在同一物体上在同一物体上，但，但力的作用线力的作用线不在同不在同一直线一直线上，不上，不属于一对属于一对平衡力，因此平衡力，因此线圈线圈发生转动。发生转动。(2)线圈线圈在图在图4乙所示位置乙所示位置静止的原因静止的原因：当当线圈转动到图线圈转动到图乙乙所所示位置时，示位置时，线圈的线圈的ab边边和和cd边受到边受到的力属于一对的力属于一对平衡平衡力，因此线圈力，因此线圈保持保持静止。静
13、止。2.电动机电动机(1)原理原理：通电导体在磁场中受力而运动。：通电导体在磁场中受力而运动。(2)结构结构：转子、定子、换向器。：转子、定子、换向器。(3)换向器换向器的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线的作用：当线圈转过平衡位置时，自动改变线圈中圈中的电流的电流方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈方向，从而改变线圈的受力方向，使线圈连续转动连续转动。(4)能量能量转化：电能转化为机械能。转化：电能转化为机械能。(5)改变改变线圈转动方向的方法：改变线圈中的电流方向或线圈转动方向的方法：改变线圈中的电流方向或改变改变磁场磁场方向，使之与原方向相反。方向，使之与原方向相反。(6)改变改变线
14、圈转速的方法：改变电流的大小或改变磁场的线圈转速的方法：改变电流的大小或改变磁场的强弱。强弱。3.扬声器的工作原理扬声器的工作原理 通电通电线圈在磁场中受力而振动线圈在磁场中受力而振动。如图如图5，扬声器的音圈中通入的是携带声音信息的，扬声器的音圈中通入的是携带声音信息的大小大小和方向和方向都变化的交变电流，因而音都变化的交变电流，因而音圈圈便便会在磁场中受到大小会在磁场中受到大小和方向和方向随随电流电流变化变化的力而振动，音圈的振动会的力而振动，音圈的振动会带动带动纸纸盆振动，盆振动，产生产生声音，将电流信号声音，将电流信号变变成成声音信号。声音信号。中考中考安徽安徽如如图图6为为直流电动机
15、的工作原理图。直流电动机的工作原理图。线圈线圈abcd处于处于向右的磁场中，两个铜半环向右的磁场中，两个铜半环E和和F跟跟线圈两线圈两端相连，可随线圈一起转动，两端相连，可随线圈一起转动，两半环中间半环中间断开，彼断开，彼此绝缘；此绝缘；A和和B是是电刷，它们电刷，它们分别分别跟跟两个半环接触，使电源和两个半环接触，使电源和线圈线圈组成闭合电路。组成闭合电路。例 3在在图示位置，电流沿图示位置，电流沿dcba流过流过线圈，线圈，dc边边受到磁场的作用受到磁场的作用力向下，力向下，则则()A.线圈在图示位置时，线圈在图示位置时，ab边边受到磁场的作用力向下受到磁场的作用力向下B.线圈由图示位置转
16、过线圈由图示位置转过180 时，电流沿时，电流沿dcba流过流过线圈线圈C.线圈由图示位置转过线圈由图示位置转过180 时，时，dc边边受到磁场的作用力受到磁场的作用力向下向下D.线圈由图示位置转过线圈由图示位置转过180 时，时，ab边边受到磁场的作用力受到磁场的作用力向下向下解题秘方：解题秘方：明确换向器的作用，知道通电导体在明确换向器的作用，知道通电导体在磁场中磁场中的的受力受力方向与磁场方向和电流方向有关是方向与磁场方向和电流方向有关是解题的关键。解题的关键。解析：解析：dc和和ab边边中电流方向相反，中电流方向相反，dc边边受到磁场的受到磁场的作用力作用力向下向下，所以，所以ab边边
17、受到磁场的作用力向上受到磁场的作用力向上，A错误错误。线圈由。线圈由图示位置图示位置转过转过180时，换向器时，换向器F和和与电源负极相连的电刷与电源负极相连的电刷B相连，故相连，故电流沿电流沿abcd流过流过线圈，线圈，ab和和dc边中边中电流的方向电流的方向相反，则相反，则受力受力方向改变，故方向改变，故dc边边受到磁场的作用力向上，受到磁场的作用力向上，ab边边受到磁场受到磁场的作用力的作用力向下，向下，B、C错误错误，D正确正确。答案：答案：D3.安庆安庆二模二模 如图如图为直流电动机为直流电动机的基本的基本构造示意图构造示意图，闭合，闭合开关，开关，线圈线圈沿顺时针转动，沿顺时针转动，现要现要使线圈沿逆时针使线圈沿逆时针转动转动，下列方法中可行下列方法中可行的是的是()A.对调电源正、负极对调电源正、负极B.增加电源电压增加电源电压C.换用磁性更强的磁体换用磁性更强的磁体D.对换磁极同时改变对换磁极同时改变电流电流方向方向A磁场对通电导线的磁场对通电导线的作用力作用力 直流电动机直流电动机电动机电动机应用应用磁场对磁场对通电通电导线的作用导线的作用其他应用其他应用结构结构能量转化能量转化换向器换向器
