1.2 安培力的应用 课件-2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第二册

第一章 磁场 2. 安培力的应用 引入 1.普通天平是应用 把被测物与已知质量的砝码进行力学平衡。利用 测量出被测物体的质量。 2.电流天平同样运用等效替代法，结合 的相关知识和现代电子技术，通常用于实验室中测量两平行通电导体之间的 和_______ 。 杠杆原理 等效替代法 安培力 相互作用力 磁感应 强度 电流天平 一 知能提升 1.工作原理：用以测量两平行通电导体之间的力或用以测量磁感应强度的仪器。 思考一下 怎样增大电流天平的灵敏度？(写出一种方案即可)　 增加线圈的匝数、增大磁感应强度、增加线圈底边的边长等 案例分析 当线圈中通入如图所示方向的电流I时，在天平左右加上质量分别为m1、m2的砝码使天平平衡。请列出天平两端受力关系式。 保持电流大小不变，使电流反向，天平左盘再加上质量为m的砝码才能再次平衡。请列出天平两端受力关系式。 m1g=m2g-NBIL m1g+mg=m2g+NBIL 综合以上两式，可得 如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bc长为L，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直，磁场方向垂直纸面向里。 8．(2025年佛山期中)如图，电流天平的右臂挂着匝数为n的矩形线圈，线圈的水平边长为L，磁场方向垂直线圈平面向里．当线圈中通过电流I时，增减砝码使两臂达到平衡．再使电流反向，在左盘中增加砝码的质量为(重力加速度为g) (　　) 【答案】D 磁电式电流表由刻度盘、指针、蹄形磁铁、软铁、螺旋弹簧、线圈构成。其结构示意图如图所示。 1.蹄形磁铁和圆柱形铁芯间的磁场均匀辐向分布，如图所示，该磁场是匀强磁场吗？ 磁感应强度大小处处相等，方向不同，故不是匀强磁场。 2.求穿过正方形线圈的磁通量的大小。(已知辐向磁场的磁感应强度为B，线圈的边长为L，通过的电流为I) 磁感线与线圈平面平行，故穿过正方形线圈的磁通量为零。 3.在问题2已知条件下，正方形线圈左边和右边导线受到的安培力的大小和方向？ 左、右两边受到的安培力大小均为BIL，根据左手定则知左边导线受到的安培力方向向上，右边导线受到的安培力方向向下，使线圈转动起来。 4.线圈在转动过程中，线圈受到的安培力大小发生变化吗？线圈会一直转动下去吗？ 由于B、I、L不变，故线圈受到的安培力大小不变。线圈不会一直转下去，因为线圈受安培力作用发生转动，螺旋弹簧变形，阻碍线圈的转动，最终达到平衡，指针停止偏转。电流越大，线圈偏转角度越大，指针偏转角度越大，所以根据指针偏转角度的大小，可以确定被测电流的大小。 5.当线圈中电流方向改变时，线圈(指针)如何转动？ 当线圈中电流方向改变时，安培力的方向随之改变，线圈(指针)的偏转方向也随着改变，所以根据指针的偏转方向可知被测电流的方向。 1.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 。 2.当安培力与螺旋弹簧阻力作用效果 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 。 3.改变通入线圈的电流方向， 的方向随之改变，指针的 方向也随之改变。 零刻度 相当 大小 安培力 偏转 梳理与总结 梳理与总结 4.优缺点 (1)优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。 (2)缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱(几十微安到几毫安)，如果通过的电流超过允许值，则很容易烧坏电流表。 注意：如果要用它测量较大的电流，需根据电表改装方法扩大其量程。 如何提高磁电式电表的灵敏度？(写出一种方案即可) 增加线圈的匝数、增大磁感应强度、换劲度系数更小的弹簧。 讨论与交流 A.如图甲所示，线圈顺时针转动过程中，穿过线圈的磁 通量减少 B.在线圈转动范围内，线圈所受安培力大小与电流大小 有关，而与所在位置无关 C.通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度就越小 D.更换劲度系数更小的螺旋弹簧，可以减小电流表的灵 敏度(灵敏度即) 2.(2023·珠海市高二期中)图甲为实验室里某型号磁电式电流表结构。矩形线圈匝数为n，电阻为R。矩形线圈处在均匀辐射状磁场中，如图乙所示，线圈左右两边所在处的磁感应强度大小均为B。线圈受到的安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时，指针达到稳定。下列说法正确的是 √ 3．(2025年惠州阶段检测)如图为磁电式电流表的结构图，其由磁体和放在磁体两极之间的线圈构成，线圈缠绕在铝框上．极靴和中间圆柱形软铁间存在磁场．当线圈中有恒定电流时，安培力带动线圈偏转，在螺旋弹簧的共同作用下最终稳定．下列说法正确的是 (　　) A．线圈转动过程中受到的安培力方向不变 B．增加线圈匝数，可增加测量的灵敏度 C．在线圈中通入如图所示的电流，线圈将逆时针旋转 D．为了使电流表表盘的刻度均匀，极靴与圆柱间的磁场为匀强磁场 【答案】B 【解析】由左手定则可知，线圈转动过程中受到的安培力方向改变，A错误．增加线圈匝数，相同电流的情况下，线圈受到的安培力更大，偏转角度更大，灵敏度更高，B正确．若线圈a、b两边通以如图所示方向的电流时，根据左手则，可知a边受到的安培力方向向上，b边受到的安培力方向向下，线圈将顺时针旋转，C错误．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，这样即可保证线圈转动过程中各个位置的磁感应强度的大小不变，从而使电流表表盘刻度均匀，D错误． 直流电动机 三 知能提升 1.能量转化：电动机把电能转变成机械能 3.工作原理：电动机内的线圈被通电后，在磁场中安培力作用下而旋转起来。 2.基本结构： （1）在电动机里固定不动的部分叫做定子，主要部分是磁极. （2）在电动机里转动的部分叫做转子，由电枢绕组(线圈)、换向器(两个铜半环)及电刷和转轴组成. 4.运转过程图 有电流受安 培力而运转 无电流不受安培 力因惯性而运转 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。 5.直流电动机优点 3．(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 直流电动机 4．如果直流电动机转子线圈按如图所示方式连接，则闭合开关后 (　　) A．转子线圈能持续转动 B．应该使用换向器，转子线圈才会持续转动 C．电动机的线圈在左图位置时不会转动 D．电动机的线圈在右图位置时也能转动 典例精析 例．超导电磁炮是一种新型兵器，它的主要原理如图所示．在一次实验中，利用这种装置可以把质量为2g的弹体（包括金属杆EF的质量）由静止加速到10km/s．若这种装置的轨道宽2m，长为100m，通过的电流恒为103A，轨道摩擦可忽略不计，求： （1）轨道间所加匀强磁场的磁感应强度多大？ （2）磁场力的最大功率多大？ 典例精析 解析： （1）炮弹所受的安培力F=BIL 炮弹产生的加速度a=F/m 由运动学v2=2ax 得B=0.5T （2）最大功率： P=BILv=0.5×103×2×104=1×107W F THANK YOU Lavf59.27.100 $