View
47
Download
6
Category
Preview:
DESCRIPTION
4.3 磁場內的載電流導體. 電池車 作用於載電流導體的力 進度評估 5 進度評估 6 應用:電動機 進度評估 7 應用:動圈式揚聲器 進度評估 8. 1. 2. 3. 電池車. 把導線、 乾電池 和兩片 強力磁鐵 連接起來。. 乾電池 和 磁鐵 會像車子一樣向前 滾動 !. 電池 為甚麼 會動起來?. 1 作用於載電流導體的力. 已知 載電流導線 會令指南針的磁針 偏轉 (有 作用力 存在)。 根據 牛頓第三定律 , 磁鐵 應會向 載電流導線 施以 相反方向 的 作用力 。. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.1
電池車
作用於載電流導體的力
進度評估 5
進度評估 6
應用:電動機
進度評估 7
應用:動圈式揚聲器
進度評估 8
4.3 磁場內的載電流導體
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.2
電池車
把導線、乾電池和兩片強力磁鐵連接起來。
乾電池和磁鐵會像車子一樣向前滾動!
電池為甚麼會動起來?
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.3
1 作用於載電流導體的力
作用於載電流導體的磁力
已知載電流導線會令指南針的磁針偏轉(有作用力存在)。根據牛頓第三定律,磁鐵應會向載電流導線施以相反方向的作用力。
如果載電流導線可自由移動,而磁鐵固定不動,會有甚麼事情發生?
實驗 4d
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.5
1 作用於載電流導體的力
a 弗林明左手定則
導線通電後,會有一道向上的力作用於導線。如果電流或外加磁場其中一項的方向倒轉,導線就會向下移動。
把導線放在磁鐵的兩極之間︰
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.6
a 弗林明左手定則
弗林明左手定則︰
電子在磁場中的偏轉例題 7
那麼,拇指指向的就是磁力 F 的方向。
伸出左手的拇指、食指和中指,讓三者互相垂直。如果食指指向外加磁場 B 的方向,而中指指向電流 I 的方向,
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.9
A ↑
C ←
進度評估 5 – Q1
在向下的磁場中有一條載電流導線,電流指入書頁。
作用在導線上的磁力向着甚麼方向?
B ↓
D →
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.10
進度評估 5 – Q2
導體 AB 接上電池組,並放在蹄形磁鐵的兩極之間。指出作用於導電體 AB 的磁力的方向。
(a) (b)
磁力指出書頁沒有磁力作用於 AB(∵ 電流 // 磁場)
F
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.11
1 作用於載電流導體的力
b 影響磁力的因素
電流對磁力的影響實驗 4e
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.14
b 影響磁力的因素
磁場強度對磁力的影響實驗 4f
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.16
b 影響磁力的因素
磁力可用以下方法增加:
• 增加電流
• 增加在磁場中的導線長度
• 增強磁場
P.17 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
b 影響磁力的因素
F I ( B 和 l 不變) ............ (1)
F l ( B 和 I 不變) ............. (2)
F B ( I 和 l 不變) ............ (3)
F BI l 或 F = k BI l ...... (4)
其中 k 是常數。設 k = 1 , F = BI l
以電子秤量度作用力例題 8
P.21 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
b 影響磁力的因素
如果電流 I 與磁場 B 並非互相垂直,便只有垂直於電流的磁場分量 (B sin ) 才對磁力有影響。
作用於導線的磁力︰F = (B sin ) I l
F = BI l sin
P.22 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
b 影響磁力的因素
計算磁力
只要把中指指向電流垂直於磁場的分量,便可用弗林明左手定則找出磁力的方向。如果電流 // 磁場,sin = 0
沒有磁力產生
例題 9
P.24 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
b 影響磁力的因素
平行載電流導線的相互作用例題 10
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.27
進度評估 6 – Q1
下圖為兩條平行的長直導線 Y 和 Z 的截面︰
兩條導線均載有電流。試用箭頭表示作用於兩條導線的磁力。
P.28 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
進度評估 6 – Q2
參閱例題 10︰
(a) 求在 X 位置由導線 Y 產生的磁場量值。B =
0I
2r=
(4 10–7)(2)
2(0.1)= 4 10–6 T
3 A 電流流過 2 A 電流流過
P.29 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
進度評估 6 – Q2
(b) 求導線 X 每單位長度所受的磁力。F = BI l = (4 10–6)(3)(1)
= 1.2 10–5 N (向右)
參閱例題 10︰
3 A 電流流過 2 A 電流流過
P.30 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
進度評估 6 – Q2
(c) 哪一條牛頓定律也可解答 (b) ?為甚麼?
牛頓第三定律。兩個力是作用力—反作用力對。 量值相同但方向相反
參閱例題 10︰
3 A 電流流過 2 A 電流流過
P.31 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
c 載電流平行導線之間的磁力
載電流平行導線之間產生的磁力為︰
結合公式 B =0I1
2r和 F = BI2l
F =0I1I2l
2r
I1 和 I2 ︰兩條導線中的電流l︰導線長度r ︰導線之間的距離
P.32 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
c 載電流平行導線之間的磁力
如果電流方向相同,兩條載電流導線便互相吸引;如果電流方向相反,導線便互相排斥。
每一對力都是作用力─反作用力對。
P.33 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
c 載電流平行導線之間的磁力
根據 ,電流的單位安培可定義為:
在真空中,兩條無限長的幼直平行導線相距 1 米,通過兩者的電流是恆定且大小相等。如果電流在每米導線上產生的作用力是 2 10–7 牛頓,則通過導線的電流為 1 安培。
F =0I1I2l
2r
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.34
2 應用:電動機電動機可把電能轉換為動能
在很多電器中都可找到電動機
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.35
2 應用:電動機
a 線圈的轉動效應矩形線圈放置在磁鐵的南北兩極之間。電流流過線圈,線圈兩邊的電流方向相反。根據弗林明左手定則,線圈的一邊被推向上,另一邊被推向下。 線圈轉動
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.36
a 線圈的轉動效應
線圈從水平開始,以順時針方向轉動。線圈轉至垂直時,作用於線圈兩邊的磁力互相抵銷。 轉動效應消失但線圈的慣性使線圈繼續轉動,通過垂直位置。
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.37
a 線圈的轉動效應
及後轉動效應的方向相反,又會把線圈拉回來。
4.3 線圈的轉動效應模擬程式
結果,線圈擺動數次後就會在垂直位置停下來。
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.38
2 應用:電動機
b 簡單直流電動機
製作電動機模型實驗 4g
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.40
b 簡單直流電動機
簡單直流電動機利用磁場對線圈的轉動效應來運作︰電流經碳電刷進出線圈。碳電刷給兩個彈簧輕輕壓在換向器上。換向器固定在線圈上,隨線圈一起轉動。
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.41
b 簡單直流電動機
4.4 簡單直流電動機
每次線圈因慣性而衝過垂直位置時,換向器都交換接觸碳電刷。
電流進出線圈的方向相反,而線圈的磁力也轉向,線圈沿原來方向繼續轉動。
換向器令線圈能持續轉動。
線圈的轉動
模擬程式
例題 11
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.45
b 簡單直流電動機
電池車例題 12
P.48 第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體
進度評估 7 – Q1
參閱例題 10︰
直接使用以下方程式計算作用於每單位長度的導線 Y 的磁力:(0 = 4 10–7 T m A–1)
F =0I1I2l
2r=
(4 10–7)(3)(2)(1)
2(0.1)= 1.2 10–5 N
3 A 電流流過 2 A 電流流過
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.49
進度評估 7 – Q2
作用於導線 MN 和 OP 的磁力指向哪個方向?
MN OPA 向上 向上B 向下 向下C 向上 向下D 向下 向上
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.50
進度評估 7 – Q3
線圈在磁場中轉動。下列哪幅圖正確顯示作用於線圈的磁力(以粗箭咀顯示)?
A B
D 以上皆不是C
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.51
2 應用:電動機c 影響線圈轉動的因素
影響線圈轉動的因素實驗 4h
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.53
c 影響線圈轉動的因素
載電流線圈的轉動效應可用以下方法加強:
• 增強電流
• 增加線圈的匝數
• 增大(在磁場中)線圈的面積
• 增強磁場
影響線圈轉動的因素例題 13
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.58
2 應用:電動機
d 實用電動機
很多電動的機械及家用電器都安裝了電動機。實用電動機的結構︰
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.59
d 實用電動機
磁鐵表面彎曲 線圈與磁場更長時間
互相垂直 加強轉動效應
電動機內有稱為電樞的軟鐵心,每組有獨立換向器。 轉動更平穩,轉動效應更強
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.60
d 實用電動機
有些電動機以電磁鐵取代永久磁鐵。
可用交流電來驅動
交流電改變方向時,磁場的方向也相應改變。
∴ 電動機能沿同一個方向不停地轉動
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.61
3 應用:動圈式揚聲器
交流電通過線圈時,電流方向不斷前後改變 推動線圈來回運動
動圈式揚聲器內有一捆短線圈,短線圈可在圓柱形的永久磁鐵內自由移動。
帶動紙盤振動而發出聲波
用電流天平測量磁場
4.5 揚聲器的運作原理模擬程式
例題 14
電線 磁場電流方向
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.66
A 線圈匝數很多。
B 線圈繞在軟鐵電樞上。
C 電樞設有數組不同角度的線圈。
D 使用電磁鐵代替永久磁鐵。
進度評估 8 – Q1
實用電動機能平穩地轉動,是因為
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.67
A 軟鐵心而非木心。
B 數個線圈而非一個。
C 多於一個換向器。
D 電磁鐵而非永久磁鐵。
進度評估 8 – Q2
交流電動機和直流電動機的主要分別在於使用
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.68
進度評估 8 – Q3
試建議四個提升電動機動力的方法。
1. 增強電流
2. 增加線圈的匝數
3. 增加線圈的面積
4. 增強磁場
第 4 冊 單元 4.3 磁場內的載電流導體P.69
完
Recommended