小试身手
2．(多选)电流表(指针受力发生偏转)就是利用安培力的பைடு நூலகம்
原理，现要使指针偏转角度增大，可以( )
A．增大电流
B．减小电流
C．增强电流表内部的磁场 D．减小电流表内部的磁场
解析：电流表的指针偏转是通电线圈在磁场中受到安培
力的作用，使其产生力矩，从而偏转．当偏转增大时，则安
培力要增大．只有当增大电流，或增强内部的磁场时，才能
2．工作原理． 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制 成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线 圈便在磁力矩作用下绕轴转动． 3．直流电动机的起动力矩大，容易调整，广泛应用 在电车、电力机车、矿井提升机等起重设备中．
【典例 1】 如图所示，电动机模型的 矩形线圈长边的长为 5 cm，共 20 匝，通入 1 A 电流，磁场的磁感应强度是 0.5 T(当作匀 强磁场考虑)，线圈长边一侧受到的最大安培力是多少？ 如果通入 2 A 的电流呢？
2．电流表中磁铁与铁芯之间的磁场是均匀辐向分布 的：所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈 处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零 度．该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆上， 各点的磁感应强度 B 的大小是相等的．
3．电流表的工作原理． 如下图所示，矩形线框两条边所受安培力大小相等， 方向相反，大小为 F＝BIL，但两力不在一条直线上，两 个力形成一对力偶，设两力间距为 d，则安培力矩 M＝ Fd＝BILd＝BIS(其中 S 为线圈面积)．由于线圈由 N 匝串 联而成，所以线框所受力矩应为 M1＝NBIS，电流表内的 弹簧产生一个阻碍线圈偏转的力矩，已知弹簧产生的弹性 力矩 M2 与指针的偏转角度 θ 成正比，即 M2＝kθ(其中 k 由弹簧决定)，当 M1＝M2 时，线圈就停在某一偏角 θ 上， 固定在转轴上的指针也转过同样的偏角 θ，并指示刻度盘 上的某一刻度，从刻度的指示数就可以测得电流大小．
答案：ACD
拓展二 安培力应用——磁电式电表 我们知道电流的大小可以由电流表直接读出，你知道 电流表是根据什么原理测电流的吗？如图所示，观察电流 表的刻度盘，它的刻度是均匀的吗？为什么？
提示：电流在磁场中受安培力；是均匀的；因为由力 矩平衡可知，线圈偏转角度与电流成正比．
1．磁力矩：安培力产生的使线圈转动的力矩，大小 为 M＝nBIS.其中 n 为线圈匝数，S 为线圈面积．
小试身手
1．为了保证直流电动机朝一个方向转动，能自动完
成这一任务的是( )
A．继电器
B．电刷
C．变阻器
D．换向器
答案：D
知识点二 磁电式电表 提炼知识 1．电流表是测量电流大小的电学仪器，我们在实验 时经常使用的电流表是磁电式电流表． 2．不论是电动机，还是磁电式电流表，都是磁场中 的线圈受到安培力作用而旋转起来的，线圈所在的磁场是 均匀辐向分布的，这样做的目的是任何位置线圈平面都与 磁感线平行．
(多选)几位同学课后讨论直流电动机时，有下面几种 说法，你认为正确的是( )
A．直流电动机将电能转化为机械能 B．直流电动机的电源是直流电，线圈中的电流方向 是不变的 C．直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属 半圆环制成的 D．直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连 续调节转动速度
解析：直流电动机将电能转化为机械能，故 A 正确； 直流电动机的电源是直流电，但线圈中电流方向是改变 的，故 B 错误；直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的 两个金属半圆环制成的，C 项正确；线圈中电流的大小决 定了线圈转动的快慢，所以直流电动机的优点是容易改 变转动方向，可以连续调节转动速度，故 D 正确．
由 M1＝M2 可得 NBIS＝kθ，θ＝NkBS·I. 由公式可以看出： (1)对于同一电流表 N、B、S 和 k 为不变量，所以 θ∝I， 可见 θ 与 I 一一对应，从而用指针的偏角来测量电流 I 的值； (2)因 θ∝I，θ 随 I 的变化是线性的，所以表盘的刻度是 均匀的．
工作原理
难点
磁电式电流表的基 本构造以及运用它 测量电流的大小和 方向的基本原理
知识点一 直流电动机 提炼知识 直流电动机． 电动机有交流电动机与直流电动机，直流电动机的突 出优点就是通过改变输入电压来调节它的转速． 判断正误 (1)直流电动机是将电能转化为机械能的装置．(√) (2)直流电动机能把电能全部转化为动能．(×) (3)直流电动机是依靠磁场对电流的作用工作的．(√)
3．对于磁电式电流表，我们根据指针偏转角度的大 小可以知道被测电流的强弱，这是因为磁场对电流的作用 力跟电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力的转动 力矩就越大，线圈和指针偏转的角度也就越大．
判断正误 (1)电流表的线圈处于匀强磁场中．(×) (2)电流表的线圈处于均匀辐射磁场中．(√) (3)电流表指针的偏转角与所测电流成反比．(×)
第三章 磁场
第四节 安培力的应用
学习目标
1.知道磁电式电流表的基本构造 以及运用它测量电流的大小和方 向的基本原理． 2.知道直流电动机的基本构造以 及它的基本工作原理． 3.知道直流电动机和电流表的内 部磁场的分布特点． 4.能准确判定线圈各边所受磁场 力的方向
重点难点
直流电动机的基本 重点 构造以及它的基本
增大安培力．故 A、C 正确，B、D 错误．
答案：AC
拓展一 安培力应用——直流电动机 当通电导线垂直放置在磁场中时，会受到安培力作 用，如果放在磁场中的不是一段通电导线，而是一个通电 的矩形线圈会发生什么现象？
提示：受到安培力而发生转动．
1．基本结构． 如图所示为直流电动机模型．
它由定子和转子两部分组成． (1)定子：主要部分是磁极． (2)转子：由电枢绕组(线圈)、换向器(两个铜半环)和 转轴组成．
解析： 通入 1 A 电流时，线圈长边一侧受到的最大 安培力：
F1＝nI1lB＝20×1×0.05×0.5 N＝0.5 N，
通入 2 A 电流时，受到的最大安培力： F2＝nI2lB＝20×2×0.05×0.5 N＝1 N. 答案：0.5 N 1 N 题后反思 直流电动机是利用线圈在磁场中受力转动的原理制 成的．它把电能转化为机械能．给矩形线圈通电后，线 圈便在磁力矩作用下绕轴转动．当通电线圈与磁场垂直 时，导线所受安培力最大，Fmax＝BIL.