1.2 安培力的应用（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（粤教版2019选择性必修第二册）

第一章 磁场 第二节 安培力的应用 粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册 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 版权所有：徐圣钦 QQ：894665727 一、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。 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 、的砝码使天平平衡。 如左图所示是等臂电流天平的原理图。 在天平的右端挂一矩形线圈，设线圈 匝数为n，底边cd长L，放在待测匀强 磁场中，使线圈平面与磁场垂直，磁 场方向垂直于纸面向里。 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： 设磁场磁感应强度为B，根据左手定则、安培力表达式和平衡条件，有 综合以上两式，可得该匀强磁场 的磁感应强度测量值: 电流天平常用于实验室中测量两 平行通电导体之间的相互作用力 和磁感应强度。 二、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。 【实验·探究】 蹄形磁铁与铁芯间的磁场可看作是均匀辐射分布的，如图所示：无论通电线圈转到什么位置，线圈的平面总与磁场方向平行。 思考1：为什么电表指针偏转角度的大小可以反映通过电表电流的大小？ 思考2：能否通过指针的偏转方向判断通过电表的电流方向？ 【实验·总结】 当磁电式电表的线圈没有电流通过时，螺旋弹簧处于自然状态，线圈处于水平位置，指针指向零刻度.当线圈通入电流时，根据左手定则，可知线圈的两对边受到大小相等、方向相反的一对安培力作用。在安培力作用下，线圈绕中心轴转动。线圈的转动导致螺旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的阻力.当安培力与螺旋弹簧阻力作用效果相当时，线圈停在某一位置，电表指针指示表盘相应刻线，进而得到相应电流的大小。 【实验·总结】 改变通入线圈的电流方向，安培力的方向随之改变，指针的偏转方向也随之改变。