1.2 安培力的应用 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

安培力的应用 为什么它们能动？ 直流电动机 都装配了直流电动机 原理：利用安培力使通电线圈转动 能量转化：电能转化成机械能 主要部件：蹄形磁铁、线圈、电刷和滑环（换向器） 一、构造 彼此绝缘的两个半圆环（滑环） 一对与电源连接的电刷 转子 定子（磁体） 能够完成改变电流方向的装置叫做换向器 滑环中间有一个缺口，可以起到换向作用，从而使电动机能持续转动。 F F 通电线圈受到的安培力 二、原理 （1）当线圈位于如图所示的四种状态时，所受安培力的情况如何？ (a) 换向 换向 （2）直流电动机的线圈是如何实现连续不停地朝一个方向转动的？ 换向器的作用： 改变线圈中电流流入的方向，保证线圈沿同一方向持续转动下去。 在上图中，当图(a)直流电动机中的线圈通入电流后，线圈在安培力的作用下转到图(b)位置时，尽管受力平衡，但由于惯性作用，线圈仍能够按原方向继续转过该平衡位置。为了让线圈能够持续转动下去，技术人员巧妙地使线圈两端与两个半圆形铜环相连并一起转动，同时在电路中安装了与半圆形铜环接触的电刷。由此通过电流的周期性换向、确保线圈受到的安培力始终起到推动线圈往同一个方向持续转动的效果。 直流电动机的优点是什么？ 直流电动机的优点是只需改变输入电流的大小，就能够直接调节电动机的转速，而输人电流的大小是较容易改变的，因此，直流电动机常被应用于需要调速的设备。 三、优点 电磁炮 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器，利用电磁系统中磁场产生的安培力来对金属炮弹进行加速。 1、定义：利用 系统中的安培力发射弹丸的一种先进的 杀伤性武器，也叫轨道炮。 2、分类：分为 、电磁线圈炮和重接炮三类。 电磁 动能 电磁轨道炮 3、原理： 电流通过导轨A、B和弹丸，在导轨间形成 ，弹丸受到_______的作用在导轨上以很大的加速度加速运动并发射出去。 强磁场 安培力 磁电式电流表 1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。 极靴 线圈 一、构造及其特点 18 2、电流表中磁场分布特点： 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的（辐向磁场），不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行。（即线圈平面总与该处磁场方向平行） 19 3、该磁场是非匀强磁场 4、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。 20 电流表的指针为什么最终能稳定的指向某一刻度，且偏转角度大小能反映电流大小？ 线圈通电时，安培力使线圈转动时 变形 产生弹力阻碍转动 安培力与弹力平衡，指针停止转动 电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大，线圈偏转的角度也越大 二、原理 能否通过电表指针的偏转方向判断通过电表电流的方向？ 电流方向改变，安培力的方向随之改变，电表指针偏转的方向也随之改变。 观察表盘发现，电流表表盘刻度是均匀的，这说明了指针偏转角度与电流成正比，如何才能实现这一要求？ 线圈转动的轨迹圆上B大小处处相等，当线圈转动时B与I始终互相垂直。 F=ILB θ ∝ I，表盘的刻度均匀 24 （1）优点：灵敏度高，可以测量很弱的电流。 （2）缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很小。 三、优缺点 25 磁电式电表灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；所以往往要与电阻并联扩大量程。 磁电式电流表的灵敏度 (1)电流表的灵敏度： 是指在通入相同电流的情况下，指针偏转角度的大小，偏角越大，灵敏度越高。 (2)提高灵敏度的方法： 如果要提高磁电式电流表的灵敏度，就要使在相同电流下导线所受的安培力增大，可通过增加线圈的匝数、增大永磁铁的磁感应强度、增加线圈的面积和减小转轴处摩擦等方法实现。 1、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 课堂练习 2、(多选)几位同学课后讨论直流电动机时，有下面几种说法，你认为正确的是( 　　) A、直流电动机将电能转化为机械能 B、直流电动机的电源是直流电，线圈中的电流方向是不变的 C、直流电动机中的换向器是由彼此绝缘的两个金属半圆环制成的 D、直流电动机的优点是容易改变转动方向，可以连续调节转动速度 ACD 3、(多选)以下关于磁电式电流表的说法正确的是( 　　) A、线圈平面跟磁感线平行 B、通电线圈中的电流越大，指针偏转角度也越大 C、在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强