1.2 安培力的应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第一章 磁场 第二节 安培力的应用 进一步熟练掌握安培力公式及左手定则。 知道电流天平、磁电式电表、直流电动机的基本构造及工作原理。 02 01 难点 重难点 电流天平 01 1.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。 2.电流天平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，通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。 公司logo 公司logo 核心知识 怎样增大电流天平的灵敏度？(写出一种方案即可)　 通过增加线圈的匝数可以增强电磁感应的效果。 增加线圈的匝数 01 增加线圈底边的边长可以提高电磁感应的效率。 增加线圈底边的边长 03 增大磁感应强度也是提升电磁感应效果的有效方法之一。 增大磁感应强度 02 公司logo 公司logo 讨论与交流 1.(2025·广东省高二期中)电流天平可以用来测量匀强磁场的磁感应强度，其工作原理如图所示，在普通天平的右臂挂着若干匝矩形线圈，线圈的下半部分处于匀强磁场内，磁场方向与矩形线圈平面垂直。 (1)若矩形线圈位于纸面内，匀强磁场垂直于纸面向里，当线圈中通过图示方向的电流时，矩形线圈受 到的安培力方向　　　　 (填“竖直向上”或“竖直向下”)；调节砝码使天平达到平衡。若线圈自重可忽略，则此时左盘中的砝码质量______ (填“大于”“小于”或“等于”)右盘中的砝码质量。  竖直向上 小于 例题 (2)接着使线圈中的电流反向，大小保持不变，保持右盘中的砝码质量不变，增加或减少左盘中的砝码使天平再次达到平衡。若左盘中砝码的质量变化了Δm，重力加速度大小为g，矩形线圈的匝数为n，通过线圈中的电流大小为I，线圈的水平边长为L，则 匀强磁场的磁感应强度大小B=　　　 (用本题中出现的物理量符号表示)。  例题 (1)由左手定则可知，矩形线圈受到的安培力方向竖直向上； 调节砝码使天平达到平衡。若线圈自重可忽略，则m右g-F安=m左g 此时左盘中的砝码质量小于右盘中的砝码质量。 (2)开始时m右g-nBIL=m左g， 电流方向反向后，安培力方向变为竖直向下， 则m右g+nBIL=m左'g 解得B= 磁电式电表 02 磁电式电流表的结构 刻度盘 指针 蹄形磁铁 软铁 线圈 螺旋弹簧 公司logo 公司logo 核心知识 1.蹄形磁铁和圆柱形铁芯间的磁场均匀辐向分布，如下图所示，该磁场是匀强磁场吗？ 答案　磁感应强度方向不同， 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)。 答案　磁感线与线圈平面平行，故穿过正方形线圈的磁通量为零。 公司logo 公司logo 观察与思考 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？ 答案　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。 公司logo 公司logo 观察与思考 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。 公司logo 公司logo 观察与思考 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。 公司logo 公司logo 观察与思考 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，指针指向零刻度。 2.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。 3.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。 公司logo 公司logo 核心知识 工作原理 公司logo 公司logo 核心知识 如何提高磁电式电表的灵敏度？(写出一种方案即可) 答案　增加线圈的匝数、增大磁感应强度、换劲度系数更小的弹簧。 公司logo 公司logo 讨论与交流 2. (2024·广州市高二期中)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 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) √ 例题 线圈顺时针转动过程中，线圈平面与磁感线始终平行，故磁通量始终为零，穿过线圈的磁通量不变，故A错误； 线圈左右两边所在处的磁感应强度大小均为B，无论什么位置磁感应强度大小都相等，根据安培力的表达式F=BIL，可知，安培力的大小只与电流大小相关，与所在位置无关，故B正确； 线圈中的电流越大，线圈所受到的安培力越大，电流表指针偏转角度也就越大，故C错误； 更换劲度系数更小的螺旋弹簧，电流变化量相等时，安培力变化量相等，但转动角度变化量大，故灵敏度增加，故D错误。 直流电动机 03 直流电动机由磁场(磁体)、转动线圈、滑环、电刷等组成，由直流电源供电，工作模型如图所示。 直流电动机的组成 公司logo 公司logo 核心知识 (1)当线圈处于如图所示位置时，所受安培力情况如何？ 答案　ab边中通入由a到b的电流，根据左手定则可知，ab边受向上的安培力，同理可判断cd边受向下的安培力，线圈顺时针转动。 (2)直流电动机的线圈通过哪个部件实现连续不停地朝一个方向转动的？ 答案　换向器。 a b c d 公司logo 公司logo 观察与思考 直流电动机的工作原理 公司logo 公司logo 核心知识 1.直流电动机是利用安培力使通电线圈转动的典型应用。从能量的角度看， 它是将电能转换成机械能的旋转电机。 2.直流电动机线圈两端与两个半圆形铜环相连，同时安装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。 3.优点：只需改变输入电流的大小就能直接调节电动机的转速，常被应用于需要调速的设备。 公司logo 公司logo 核心知识 3.(2025·佛山市高二期中)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.电动机的线圈在甲图位置时不会转动 D.电动机的线圈在乙图位置时也能转动 √ 例题 当转子线圈在题图甲位置时，由左手定则可知，从前往后看，转子线圈会顺时针转动，待转过180°后，由左手定则可知，转子线圈会逆时针转动，故转子线圈不能持续转动，需要换向器才能持续转动，A、C错误，B正确； 当转子线圈在题图乙位置时，由左手定则可知，ab受到竖直向上的力，cd受到竖直向下的力，则转子线圈不能转动，D错误。 一. 电流天平 二. 磁电式电流表 三. 直流电动机 测量两平行通电导体之间的相互作用力和磁感应强度 电流越大，线圈偏转角度越大，指针偏转角度越大，被测电流越大。 将电能转换成机械能的旋转电机 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $