中职第三节 磁场对通电矩形线圈的作用评优课备课ppt课件

这是一份中职第三节 磁场对通电矩形线圈的作用评优课备课ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了主要内容，磁电式电表，直流式电动机，引入新课，观察与体验，思考与讨论，PART01，PART02，PART03等内容，欢迎下载使用。
磁场对通电矩形线圈的作用
纯电动汽车的电动机为什么能持续转动呢？
我们在上一个单元中分析过磁场对通电直导线有安培力作用，那么，如果放置在磁场中的是通电矩形线圈，它的受力情况是怎样的呢？本单元我们将学习磁场对通电矩形线圈的作用。
如图所示，将线圈放在磁体两极之间，线圈可以绕轴OO＇自由转动。当电流通过线圈时，线圈将受到磁场的安培力的作用。观察线圈的转动情况。
磁场对通电矩形线圈的作用
线圈左右两边所受的安培力的方向是否相同？线圈在这些力的作用下将如何转动？
如图所示，电流通过水平放置的线圈abcd。由于线圈所处的磁场水平向左，由左手定则可以判定，导线ab受到竖直向上的安培力F，而导线cd受到竖直向下的安培力F＇，ad边与bc边则不受安培力的作用。在安培力F与F＇的共同作用下，线圈abcd会绕轴OO＇转动。这就是磁场对通电矩形线圈的作用。
直流电压表、直流电流表、多用表和电动机都是应用这一原理制成的。
磁电式电流表结构示意图
请同学们对照示意图观察电流表内部构造，思考当将其接入电路后，它的指针为什么能偏转？
【观察与体验】观察磁电式电流表结构
磁电式电流表的最基本结构是磁体和置于磁场中的线圈，它的工作原理就是利用磁场对通电矩形线圈的作用。
通过平衡时指针偏转的角度就能判断通过电流的大小。
线圈中无电流时，线圈和铝框静止在平衡位置，指针停在零点。通电时，由于线圈左右两侧的导线中电流方向相反，所受安培力的方向相反，线圈会绕轴转动。线圈的转动将使固定在轴上的螺旋形弹簧扭紧，产生抵抗线圈的转动效果。
在蹄形磁铁两极之间装有极靴，极靴中间是一个用软铁制成的圆柱形铁心。这样的构造一方面可以增加磁极与铁心间空隙处的磁场，另一方面可以使空隙处的磁场都沿半径方向，如图所示。这样线圈无论转到什么位置，线圈平面都跟磁感线平行。可以证明，这样的结构可以使电流表刻度盘上表示电流大小的刻度是均匀的。
线圈中的电流方向改变时，由左手定则可以知道，安培力的方向反向，线圈的转动方向也随着改变。所以根据指针的转动方向，还可以知道被测电流的方向。
优点：灵敏度高，能测量很弱的电流，可供实验室精密测量直流电流、电压，可做生产线或计量室的标准表使用。灵敏电流表主要应用于测量微弱电流，比如医学上测量心电、脑电，半导体生产中、绝缘材料和微弱探测等领域。
缺点：磁电式电表中绕制线圈的漆包铜导线很细，所以允许通过的最大电流很小。
我们如何将小量程的电流表（表头），改装成为常用的电流表和电压表呢？
电流表G的电阻 Rg称为电流表的内阻，刻度盘上最大刻度的电流值 Ig称为满偏电流。电流表G通过满偏电流时，加在它两端的电压Ug称为满偏电压。如图6是某一电流表G的刻度盘。
把电流表G改成大量程电流表原理图
示例1 如图所示是一个内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝1 mA的小量程表头，如果给表头并联一个0.05 Ω的电阻R，并联后的表头总内阻是多少？可测的最大电流是多少？
示例2 如图所示是一个内阻Rg＝30 Ω，满偏电流Ig＝1 mA的小量程表头，要把它改装为量程0～3 V的电压表，要串联多大的电阻R？改装后电压表的内阻是多少？
把电流表G改成大量程电压表原理图
如图所示的配电柜是配电系统常用设备，配电柜一般会安装电流表和电压表用来观察电流值和电压值，方便工作人员监控电力系统运行状态。
通过以上示例发现，如果给小量程的表头串联一个较大的电阻R，可以改装为电压表。
与磁电式电流表的工作原理相同，直流电动机也应用了磁场对通电矩形线圈的作用，将电源的电能转化为线圈的机械能。
如图a所示是最简单的单匝线圈的直流电动机的工作原理图，线圈abcd置于磁场中，磁场由一对磁极提供。A、B是固定的电刷，E、F是一对相互绝缘的半圆形导体构成的换向器，它们通过电刷A、B与直流电源相接。分析讨论图a图中线圈为什么能转动？
当线圈转到图C的位置，如果电流的方向还是沿abcd，线圈还能按原来的旋转方向持续转动吗？换向器的作用是什么？
换向器的作用：使线圈中的电流每转半圈改变一次方向，这样线圈就可以朝着同一个方向持续转动下去。
实际使用的直流电动机结构要复杂得多，主要是由定子（固定部分）和转子（旋转部分）两大部分构成，如图所示。
定子：产生磁场，由磁场绕组、磁极铁心电刷和刷架等部件组成。转子：产生电磁转矩和感应电动势，是直流电动机进行能量转换的枢纽，又称电枢，此外还有端盖和外壳等组成部分。
【应用与拓展】直流电动机的应用
直流电动机因其良好的调速性能和启动性能，在生产、生活中得到了广泛的应用，尤其是对调速和启动有较高要求的地方。
我国电动汽车重大科技项目的研发开始于2001年，经过三个五年计划的科技攻关以及奥运、世博、“十城千辆”示范平台的应用拉动，电动汽车从无到有，技术日趋完善，建立起了具有自主知识产权的电动汽车全产业链技术体系。
【技术·中国】电动汽车
2018年中国电动车品牌销量再次占据全球领先地位，占全球电动车总销量的49%。2019年我国发布了《电动汽车能量消耗率限值》国家标准，是全球首个针对纯电动汽车能耗指标提出要求的技术标准，该标准将进一步促进纯电动汽车节能技术应用，促进新能源汽车产的业健康发展。