1.2安培力的应用 课件 (共15张PPT) 高二下学期物理粤教版(2019)选择性必修第二册

(共15张PPT)
by甘腾胜@20230112
新粤教版(2019)高中物理选择性必修第二册 第一章
1.2 安培力的应用
新课引入
安培力在生活、生产和科研中有着广泛的应用
电流天平
磁电式电表
直流电动机
电流天平
普通天平是应用杠杆原理把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡，利用等效替代法测量出被测物体的质量。
对于较难直接测量的安培力和磁感应强度，人们同样运用等效替代法，结合安培力的相关知识和现代电子技术，设计出了如左图所示的电流天平。
磁电式电表
如图所示是磁电式电表内部结构示意图，蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以绕轴转动的铝框，在铝框上绕有铜线圈。电表指针固定在线圈上，可与线圈一起转动。线圈的两端分别接在两个螺旋弹簧上，被测电流经过这两个弹簧流入线圈。
磁电式电表
电流表中磁场分布有何特点呢？
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。
所谓均匀辐向分布，就是说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。
该磁场是否匀强磁场？
该磁场并非匀强磁场
该磁场的特点？
在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。
磁电式电表
工作原理？
1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，当电流通过线圈时线圈上跟铁芯轴平行的两边都要受到安培力，这两个力产生的力矩使线圈发生转动。
线圈转动使螺旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。
磁电式电表
工作原理？
⑴线圈所受的磁力矩为
当N、B、S一定时，有
⑵线圈转动时，受到弹簧的反抗力矩
⑶当线圈停在某一位置时，合力矩为零，有
若N、S、B、k一定时，θ∝I
磁电式电表
工作原理？
2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。
3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。
磁电式电表
【练1】(多)关于磁电式电流表，下列说法中正确的有
A．电流表的线圈处于匀强磁场中
B．电流表的线圈处于均匀辐向磁场中
C．电流表的线圈转动时，安培力不变
D．电流表指针的偏转角与所测电流成正比
BD
磁电式电表
【练2】(单)如图甲为磁电式电流表的结构，图乙为极靴和铁质圆柱间的磁场分布，线圈a、b两边通以图示方向的电流，线圈两边所在处的磁感应强度大小相等。则
A．该磁场为匀强磁场
B．线圈将逆时针转动
C．线圈平面总与磁场方向垂直
D．线圈转动过程中两边a、b受安培力大小不变
D
磁电式电表
【练3】(单)如图甲是磁电式电流表的结构示意图，蹄形磁体和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图乙所示，边长为L的N匝正方形线圈中通以电流I，线圈中的某一条a导线电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向里，a、b两条导线所在处的磁感应强度大小均为B，则
A．该磁场是匀强磁场
B．该线圈的磁通量为BL2
C．a导线受到的安培力方向向下
D．b导线受到的安培力大小为NBIL
D
直流电动机
电动机把电能转变成机械能
直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机。如无轨电车和电气机车都用直流电动机。
直流电动机
该矩形线圈能否一直转动下去？
直流电动机
运转过程
在开关闭合前，能否让线圈停在上图中的b、d两图所示的位置上？
不能
电磁炮
电磁炮是一种理想的兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到v=10km/s的电磁炮(常规炮弹速度大小约为2km/s)，若轨道宽L=2m，长s=100m，通过的电流为I=10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度多大？磁场力的最大功率多大？(轨道摩擦不计)
55T
1.1×107W