4-2 磁场对电流的作用《电工基础》(劳动版·第6版) 河南省（对口招生）机电与机械类 知识点讲解

河南省（对口招生）机械类《电工基础》 知识点讲解 4-2磁场对电流的作用 【课程要求】 1. 熟练运用左手定则，准确判断通电直导体在磁场中的受力方向。 2. 牢记并运用安培力计算公式，明确公式中各物理量的含义、单位及适用条件。 3. 理解磁场对通电线圈的作用原理。 4. 结合例题，完成通电直导体在匀强磁场中受力大小的简单计算。 5. 结合实验现象，解释线圈转动的原因，初步认知该原理在电动机、磁电系仪表中的应用。 【知识网络】 【知识要点】 知识点 1 磁场对通电直导体的作用 1.左手定则 定则内容：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线垂直穿入手心（手心对准磁场N极，手背对准S极），四指指向电流的方向，那么拇指所指的方向就是通电直导体所受电磁力的方向。 2.关键注意点 ①磁感线必须垂直穿入手心，若磁感线与手心不垂直，需调整手的角度，确保磁感线垂直穿过； ②四指指向必须与电流方向一致（电流从电源正极流出，流入负极，四指指向与电流流向相同）； ③拇指、四指、磁感线三者方向两两垂直，缺一不可。 3.安培力的大小 ￮核心公式：当通电直导体与磁场方向垂直时（=90°，sin=1），安培力大小为 ；当通电直导体与磁场方向成某一夹角时，安培力大小为 。 ￮各物理量含义及单位：① F：安培力（电磁力），单位为牛顿（N）；② B：磁感应强度，单位为特斯拉（T），表示磁场的强弱，匀强磁场的B值为恒定值；③ I：导体中的电流，单位为安培（A）；④ L：导体在磁场中的有效长度，单位为米（m），即导体实际处于磁场中的长度（若导体未完全在磁场中，只计算磁场内的部分）；⑤ ：通电直导体与磁场方向的夹角，=90°（垂直，受力最大）和=0°（平行，受力为0）两种特殊情况。 知识点 2 磁场对通电平行直导体的作用 1. 实验现象与规律 如图所示，两根相距较近的平行直导体，通入电流后，会产生相互作用，实验现象及规律如下： •当两根平行直导体通入相同方向的电流时，两根导体相互吸引（图4-12a）； •当两根平行直导体通入相反方向的电流时，两根导体相互排斥（图4-12b）； 原理说明：每一根通电导体都会在其周围产生磁场，另一根通电导体处于该磁场中，会受到安培力的作用，从而产生相互吸引或排斥的现象， 知识点 3 磁场对通电线圈的作用 1.实验现象 磁场对通电矩形线圈的作用是电动机旋转的基本原理。 如图 4-13 所示，在匀强磁场中放入一个线圈，当给线圈通人电流时，它就会在电磁力的作用下旋转起来。线圈的旋转方向可按左手定则判断，当线圈平面与磁感线平行时，线圈在N极一侧的有效部分所受电磁力向下，在S极一侧的有效部分所受电磁力向上，这时线圈的转矩最大，线圈按顺时针方向转动。当线圈平面与磁感线垂直时，转矩为零，但由于惯性，线圈仍继续转动。通过换向器的作用，与电源负极相连的电刷 A始终与转到N极一侧的导线相连，电流方向恒为由A流出线圈;与电源正极相连的电刷B始终与转到S极一侧的导线相连，电流方向恒为由B流入线圈。因此线圈始终能按顺时针方向连续旋转。 2.实际应用 磁场对通电线圈的作用是直流电动机、磁电系仪表（如直流电流表、直流电压表）的核心工作原理，重点了解： •直流电动机：利用磁场对通电线圈的作用，将电能转化为机械能，实现转动，是工业生产和日常生活中常用的动力设备（如机床电机、电风扇电机）； •磁电系仪表：利用线圈在磁场中受力转动的原理，通过指针偏转显示电流、电压的大小。 【练习题】 一、单项选择题 1.通电直导体在磁场中受到的力称为（ ） A. 洛伦兹力 B. 安培力 C. 电磁转矩 D. 静电力 2.判断通电直导体在磁场中受力方向的方法是（ ） A. 右手螺旋定则 B. 左手定则 C. 右手定则 D. 楞次定律 3.根据左手定则，伸开左手，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流方向，则拇指所指的方向是（ ） A. 磁场方向 B. 电流方向 C. 导体受力方向 D. 感应电流方向 4.当通电直导体与磁场方向垂直时，安培力大小的计算公式为（ ） A. B. C. D. 5.安培力公式中，磁感应强度B的单位是（ ） A. 安培（A） B. 牛顿（N） C. 特斯拉（T） D. 米（m） 6.两根平行放置的通电直导体，通入相同方向的电流时，它们之间的相互作用是（ ） A. 相互吸引 B. 相互排斥 C. 无相互作用 D. 无法确定 7.当通电直导体与磁场方向平行时，导体受到的安培力大小为（ ） A. 最大 B. 最小 C. 零 D. 无法计算 8.在匀强磁场中，若保持磁感应强度B和电流I不变，增加导体在磁场中的有效长度L，则安培力F会（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 先增大后减小 9.磁场对通电线圈的作用核心是（ ） A. 线圈受到平衡力静止 B. 线圈受到力偶作用发生转动 C. 线圈产生感应电流 D. 线圈产生磁场 10.下列设备中，利用“磁场对通电线圈的作用”原理工作的是（ ） A. 发电机 B. 变压器 C. 直流电动机 D. 电阻器 二、填空题 1.通电导体在磁场中受到的安培力方向，与__________方向和__________方向都有关。 2.左手定则中，磁感线必须__________穿入手心，手心对准磁场的__________极。 3.安培力公式中，θ是通电直导体与__________的夹角。 4.两根平行通电直导体，通入相反方向电流时，它们之间的相互作用是__________。 5.通电矩形线圈在匀强磁场中，__________边和__________边不受安培力作用（填线圈边的符号，如ab、cd）。 6.当通电线圈的平面与磁感线__________时，线圈处于平衡位置，停止转动。 7.磁电系仪表（如直流电流表）的工作原理是利用__________对__________的作用。 8.安培力的大小与磁感应强度、电流大小和导体的__________都成正比。 三、判断题 1.通电导体在磁场中一定受到安培力的作用。（ ） 2.左手定则可用于判断电流产生的磁场方向。（ ） 3.安培力的大小与通电导体在磁场中的有效长度成正比。（ ） 4.两根平行通电直导体之间的相互作用，本质是安培力的作用。（ ） 5.通电线圈在磁场中转动时，所有边都受到安培力的作用。（ ） 6.改变通电线圈中的电流方向，线圈的转动方向会随之改变。（ ） 7.磁感应强度B的数值越大，说明磁场越强，通电导体受到的安培力也一定越大。（ ） 8.直流电动机是利用磁场对通电线圈的作用，将电能转化为机械能。（ ） 四、综合应用题 请结合安培力计算公式，完成下列计算，要求写出计算过程、公式及单位。 在匀强磁场中，磁感应强度B=0.8T，一根通电直导体的有效长度L=0.3m，导体中的电流I=3A，且导体与磁场方向垂直。求： （1）该导体受到的安培力大小； （2）若将导体与磁场方向平行，此时导体受到的安培力大小为多少？并说明理由。 【答案】 一、单项选择题 1.B 2.B 3.C 4.B 5.C 6.A 7.C 8.A 9.B 10.C 二、填空题 1. 电流；磁场 2. 垂直；N（北） 3. 磁场方向 4. 相互排斥 5. ad；bc（或bc；ad） 6. 垂直 7. 磁场；通电线圈 8. 有效长度 三、判断题 1.× 2.× 3.√ 4.√ 5.× 6.√ 7.× 8.√ 四、综合应用题 解：（1）已知导体与磁场方向垂直，适用安培力公式 代入数据：B=0.8T，I=3A，L=0.3m （2）安培力大小为0N 理由：当导体与磁场方向平行时，=0°，，根据公式，安培力F=0N。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $