1.2 安培力的应用 课件 高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册（13张PPT）

第二节 安培力的应用
第一章 磁场
【知识回顾】
1.安培力的大小由公式＿＿＿＿＿＿来计算；
2.安培力的方向由＿＿＿＿来判定。
F=BILsinθ
左手定则
一、电流天平
1.装置：如图，设线圈匝数为n，底边cd长L，线圈放在
待测匀强磁场中，磁场方向垂直于线圈平面向里。
2.原理：当线圈中通入图示方向的电流I时，在天平左、
右两边加上质量分别为 m1、 m2的砝码使天平平衡。
根据平衡条件，有＿＿＿＿＿＿＿＿；
保持线圈中电流的大小不变，使电流方向反向。
通过在天平左盘加上质量为 m 的砝码使天平再次平衡，
则有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，则B＝＿＿＿＿
3.应用：电流天平测量＿＿＿或＿＿＿＿＿。
m1g = m2g – nBIL
( m1 + m)g = m2g +nBIL
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安培力
磁感应强度
【讨论交流】
如果把上述情境中的线圈换成如图所示的四种不同形状的线圈，其中通电线圈匝数n相同，变成ab相等，将它们分别挂在天平的右臂下方。线圈中通有大小相同的电流I，天平处于平衡状态。若磁场发生微小变化，最容易失去平衡是＿＿。
a
a
a
a
b
b
b
b
A
B
C
D
D
二、磁电式电表
1.结构：如图，＿＿＿＿的两极间有一个固定的
圆柱形＿＿，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，
在铝框上绕有＿＿＿。＿＿＿＿固定在线圈上，可与
线圈一起转动。线圈的两端分别接在两个＿＿＿＿上，
被测电流经过这两个弹簧流入线圈。
2.原理：(1)磁场对电流的作用力跟＿＿成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针＿＿＿＿＿也就越大。
因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的＿＿。
蹄形磁铁
铁芯
铜线圈
电表指针
螺旋弹簧
电流
偏转的角度
强弱
二、磁电式电表
2.原理：(2)由于蹄形磁铁的铁芯间的磁场
是＿＿辐射分布的，不管通电线圈转到什么
角度，它的平面都跟磁感线＿＿，则表盘的
刻度＿＿（θ∝I）。
　　【说明】磁电式电表的满偏电流Ig及内阻Rg较＿，灵敏度＿，能够测出＿＿的电流，但缺点是过载能力差。若要测量较大的电流值，则要改装电表扩大量程。
均匀
平行
均匀
小
高
很弱
磁电式电表的原理.wmv
三、直流电动机
1.构造：直流电动机主要由＿＿＿＿、＿＿、电刷
和＿＿＿等部件组成，其中两磁极间的磁场可近似看
作＿＿＿＿，＿＿＿是一对相互绝缘的半圆形铜环，
它们通过固定的电刷与直流电源相接。
2.原理：直流电动机是利用＿＿＿使通电线圈转动的原理制成的，实现＿能转化为＿＿能。
蹄形磁铁
线圈
换向器
匀强磁场
换向器
安培力
电
机械
F
F
F
F
换向器有什么作用？
三、直流电动机
3.优点：直流电动机的优点是只需改变输入＿＿的大小，就能够直接调节电动机的＿＿，因此，直流电动机常被应用于需要＿＿的设备。
4.应用：直流电动机的应用广泛，如电动汽车、＿＿＿＿＿、电动玩具车和电动剃须刀 等。
电流
转速
调速
电动自行车
【课堂练习】
1.如图所示为电流天平，可以用来测量匀强磁场中的磁感应强度。它的右臂挂着矩形线圈，匝数为n，线圈的水平边长为l，处于匀强磁场中，磁感应强度B的方向与线圈平面垂直。当线圈中通过电流I时，调节砝码使两臂达到平衡。下列说法中正确的是( )
A.线圈受到的安培力大小为BIl
B.线圈受到的安培力方向水平指向纸内
C.若发现右盘向上翘起，则应增大线圈中的电流
D.若把电流大小不变而方向反向，则左盘向上翘起
D
【课堂练习】
2.磁电式仪表的构造如图甲所示，
蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地
辐向分布的。当线圈通以如图乙所示
的电流，下列说法不正确的是( )
A.线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行
B.线圈转动时，螺旋弹簧被扭动，阻碍线圈转动
C.当线圈转到如图乙所示的位置，b端受到的安培力方向向上
D.当线圈转到如图乙所示的位置，安培力的作用使线圈沿顺时针方向转动
C
【课堂练习】
3.(多选)如图，电磁炮是一种新型的炮弹发射装置，根据磁场对电流会产生作用力的原理,下列结论中正确的是(　　)
A.要使炮弹沿导轨向右发射，必须通以自M向N的电流
B.要想提高炮弹的发射速度，可适当增大电流
C.要想提高炮弹的发射速度，可适当减少磁感应强度
D.使电流和磁感应强度的方向同时反向，炮弹的发射方向亦将随之反向
AB
【课堂练习】
4.如图所示，电动机模型的矩形线圈长边的长为5cm，共20匝，通入1A电流，磁场的磁感应强度是0.5T(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2A的电流呢？
解： 通入1A电流时，线圈长边一侧受到的最大安培力
F1＝nBI1L＝20×0.5 ×1×0.05N＝0.5N
通入2A电流时，受到的最大安培力
F2＝nBI2L＝20×0.5×2×0.05N＝1 N
【课堂练习】
5.电磁炮是一种理想的兵器，其原理如图所示，利用此装置可以把质量为2.2 g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10 km/s。若这种装置的轨道宽L=2 m，长s=100 m，通过的电流为I=10A，忽略轨道摩擦。
(1)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多少？
(2)磁场力的最大功率P为多少?
解：(1)弹体运动的加速度
由2as＝v2，得a＝ v2 / 2s ＝ 5×105 m/s2
轨道间的磁感应强度 由BIL＝ma，得B＝ ma /IL =55 T
(2)磁场力的最大功率 P＝Fv＝BILv＝1.1×107 W