第04节安培力的应用
安培力的原理和应用
安培力的原理和应用1. 安培力的概述安培力是指在电流通过导线时，由于导线周围存在磁场而对导线产生的力。
安培力是电磁感应现象的一种表现，它是由安培定律所描述。
安培力在电磁学和电子工程中具有重要的应用。
2. 安培力的原理安培力的产生是基于安培定律，即当电流通过导线时，会在导线周围产生磁场，而这个磁场会在导线上产生一个力。
安培定律可以用数学公式表示为：$$ F = BIL \\sin(\\theta) $$其中，F是安培力的大小，B是磁场强度，I是电流强度，L是导线长度，θ是磁场与导线方向的夹角。
根据安培定律，当电流方向与磁场方向垂直时，安培力达到最大值；当电流方向与磁场方向平行时，安培力为零。
3. 安培力的应用3.1 电磁铁电磁铁是一种利用安培力原理制作的设备。
它由一个铁芯、绕线和电源组成。
当电流通过绕线时，会在铁芯上产生一个磁场，并因此产生安培力。
这样，电磁铁就可以吸引铁磁材料。
电磁铁广泛应用于工业、交通、医疗等领域，如起重机、磁悬浮列车和磁共振成像设备等。
3.2 电动机电动机是一种将电能转化为机械能的设备，其中就用到了安培力。
电动机的核心部件是绕组和磁场，当电流通过绕组时，会在磁场中产生安培力，从而实现电转机械运动。
电动机广泛应用于电力工业、交通运输、家电等领域，如电动汽车、洗衣机和电风扇等。
3.3 电子磁铁电子磁铁是一种小型的电磁铁，常用于科学实验和精密仪器中。
由于电子磁铁体积小、重量轻，并能够实现快速开关和控制，因此在一些特殊的应用中有广泛的需求。
电子磁铁的制造和使用，都离不开对安培力原理的深入理解。
3.4 磁悬浮磁悬浮是一种利用磁场和安培力原理实现的悬浮运动的技术。
通过利用安培力排斥或吸引的特性，可以使物体悬浮在磁场中，并实现无接触的运动。
磁悬浮技术被广泛应用于高速列车、悬浮摩托车和磁悬浮滚珠轴承等领域，提高了运行的稳定性和效率。
4. 总结安培力作为电磁感应现象的一种表现，在电子工程和电磁学中有广泛的应用。
高二物理教案安培力的应用
高二物理教案安培力的应用一、教学内容本节课选自《高中物理》教材第二章第4节，详细内容为安培力的概念、计算方法及其应用。
重点学习安培力在电流载流子上的作用，以及安培力在现实生活中的应用实例。
二、教学目标1. 理解安培力的定义，掌握安培力的计算公式。
2. 能够运用安培力解决实际问题，分析安培力在电路中的作用。
3. 了解安培力在现实生活中的应用，提高学生的科学素养。
三、教学难点与重点重点：安培力的计算方法及其应用。
难点：安培力方向的理解，安培力与电流、磁场的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：电流表、磁场演示器、安培力演示仪。
2. 学具：电流表、导线、磁铁、滑动变阻器。
五、教学过程1. 实践情景引入（1）展示电流表，引导学生观察电流表的指针偏转，思考电流与力的关系。
（2）演示磁场对电流的作用，让学生感受安培力的存在。
2. 例题讲解（1）讲解安培力的定义，推导安培力的计算公式。
（2）通过例题，讲解如何运用安培力公式解决实际问题。
3. 随堂练习（1）让学生计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用实例。
4. 讨论与分享（1）引导学生讨论安培力在生活中的应用。
（2）分享安培力相关的故事和趣事。
（2）评价学生对安培力的理解程度。
六、板书设计1. 安培力的定义2. 安培力的计算公式3. 安培力的应用实例4. 生活中的安培力七、作业设计1. 作业题目：（1）计算给定电流、磁场条件下安培力的大小。
（2）分析安培力在电路中的应用。
2. 答案：（1）安培力大小：F = BILsinθ（2）安培力在电路中的应用：电动机、发电机等。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对安培力的理解程度，以及对安培力计算公式的掌握情况。
2. 拓展延伸：（1）研究安培力在磁场中的分布规律。
（2）探讨安培力在新型能源领域的应用前景。
重点和难点解析1. 安培力的定义及计算公式2. 安培力的方向理解3. 安培力在现实生活中的应用实例4. 教学过程中的实践情景引入和例题讲解5. 作业设计和课后反思一、安培力的定义及计算公式安培力的定义为：当电流通过导线时，若该导线处于磁场中，导线将受到一个垂直于电流方向和磁场方向的力，称为安培力。
安培力的应用
安培力的应用一、安培力的方向判断：1.左手定则左手定则内容：______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________说明：（1）安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线垂直,即F跟BI所在的面垂直．但B与I的方向不一定垂直．（2）安培力F、磁感应强度B、电流I三者的关系①已知I,B的方向，可惟一确定F的方向；②已知F、B的方向，且导线的位置确定时，可惟一确定I的方向；③已知F,I的方向时，磁感应强度B的方向不能惟一确定2.用“同性相斥，异性相吸”(只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时)．3.用“同向电流相吸，反向电流相斥”(反映了磁现象的电本质)．可以把条形磁铁等效为长直螺线管(不要把长直螺线管等效为条形磁铁)．4.安培力作用下物体的运动方向的判断（1）电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流元，先用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段电流所受合力方向，最后确定运动方向．（2）特殊位置法：把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向，从而确定运动方向．（3）等效法：环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管，通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析．（4）利用结论法：①两电流相互平行时无转动趋势，同向电流相互吸引，反向电流相互排斥；②两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势．（5）转换研究对象法：因为电流之间，电流与磁体之间相互作用满足牛顿第三定律，这样，定性分析磁体在电流磁场作用下如何运动的问题，可先分析电流在磁体磁场中所受的安培力，然后由牛顿第三定律，再确定磁体所受电流作用力，从而确定磁体所受合力及运动方向．例1．(2014·惠州月考)图中的D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里。
什么是安培力原理的应用
什么是安培力原理的应用1. 安培力原理简介安培力原理是电磁学中的基本原理之一，描述了电流通过导线时所产生的力。
根据安培力原理，电流在导线中会产生磁场，而磁场会对其周围的导线产生力。
这个力的大小与电流、导线的长度和导线间的距离有关。
2. 安培力原理的应用安培力原理的应用十分广泛，下面将介绍一些常见的应用方式。
2.1 电动机电动机是利用安培力原理工作的重要设备。
当通过电动机的绕组通电时，绕组内的电流与磁场相互作用，产生的安培力使得绕组开始旋转。
这样就可以将电能转化为机械能，实现电动机的工作。
2.2 电磁铁电磁铁也是安培力原理的典型应用。
当电流通过电磁铁的绕组时，绕组内产生的磁场会使铁芯上的磁化程度增强，从而使得铁芯能够吸附磁性物质。
这种吸附效应可以应用于许多领域，如机械制造、电气控制等。
2.3 电磁感应安培力原理还可以用于解释电磁感应现象。
根据法拉第电磁感应定律，当导体穿过磁场的磁力线时，磁通量发生变化，产生感应电动势。
这种感应电动势的产生是由安培力原理所解释的。
2.4 电磁炉电磁炉是一种利用安培力原理加热食物的设备。
电磁炉内部有一个线圈，通电后产生的交变电流在线圈中产生交变磁场。
当锅具放在电磁炉上时，锅具内部的导体会被磁场激活，导致分子运动剧增，产生热量。
这样就可以快速加热食物。
2.5 电流互感器电流互感器是通过安培力原理来测量电流大小的设备。
电流互感器由一个主线圈和一个副线圈组成，主线圈中通过的电流会在副线圈中产生感应电流，两者之间的比例关系通过安培力原理确定。
2.6 磁悬浮列车磁悬浮列车是一种利用安培力原理实现高速悬浮运行的交通工具。
磁悬浮列车的轨道上布置有线圈，当线圈通电时，产生的磁场与车体上的电磁装置相互作用，产生安培力。
这种力可以使列车悬浮在轨道上，减小与轨道的摩擦，实现高速运行。
3. 结论安培力原理是电磁学中的重要原理之一，广泛应用于电动机、电磁铁等设备的工作中。
安培力原理的应用还包括电磁感应、电磁炉、电流互感器和磁悬浮列车等领域。
安培力的应用
4通电导线在磁场中受到的力[学习目标] 1.知道什么是安培力，会用左手定则判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILB sin θ，并会进行有关计算.3.了解磁电式电流表的构造及其工作原理．一、安培力的方向1．安培力：通电导线在磁场中受的力．2．左手定则：伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向．3．安培力方向与磁场方向、电流方向的关系：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B与I所决定的平面．二、安培力的大小1．垂直于磁场B放置、长为L的通电导线，当通过的电流为I时，所受安培力为F＝ILB. 2．当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，公式F＝ILB sin_θ.三、磁电式电流表1．原理：安培力与电流的关系．通电线圈在磁场中受到安培力而偏转，线圈偏转的角度越大，被测电流就越大．根据线圈偏转的方向，可以知道被测电流的方向．2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴．3．特点：极靴与圆柱间的磁场沿半径方向，线圈转动时，安培力的大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与线圈平面垂直．线圈平面与磁场方向平行，如图1所示．图14．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流．缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱．1．判断下列说法的正误．(1)安培力的方向与磁感应强度的方向相同．(×)(2)应用左手定则时，四指指向电流方向，拇指指向安培力方向．(√)(3)对于磁电式电流表，指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的．(√)(4)对于磁电式电流表，通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转角度也越大．(√)(5)对于磁电式电流表，在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关．(√)2．如图2所示，已知导体棒中通有电流I，导体棒长度为L，磁场磁感应强度为B，当导体棒按下面几种方式放置时，写出导体棒所受安培力的大小，并写出安培力的方向．图2答案(1)ILB垂直于导体棒斜向左下(2)ILB垂直纸面向外(3)ILB垂直于导体棒斜向右下(4)0一、安培力的方向按照如图3所示进行实验．图3(1)仅上下交换磁极的位置以改变磁场方向，导线受力的方向是否改变？(2)仅改变导线中电流的方向，导线受力的方向是否改变？仔细分析实验结果，结合课本说明安培力的方向与磁场方向、电流方向有怎样的关系？答案(1)受力的方向改变(2)受力的方向改变安培力的方向与磁场方向、电流方向的关系满足左手定则1．安培力方向的特点安培力的方向既垂直于电流方向，也垂直于磁场方向，即垂直于电流I和磁场B所决定的平面．(1)当电流方向跟磁场方向垂直时，安培力的方向、磁场方向和电流方向两两相互垂直．应用左手定则判断时，磁感线从掌心垂直进入，拇指、其余四指和磁感线三者两两垂直．(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于电流方向，也垂直于磁场方向．应用左手定则判断时，磁感线斜着穿入掌心．2．平行通电直导线间的相互作用同向电流相互吸引，反向电流相互排斥．例1画出图4中各磁场对通电导线的安培力的方向(与纸面垂直的力只需用文字说明)．图4答案如图所示解析无论B、I是否垂直，安培力总是垂直于B与I所决定的平面，且满足左手定则．二、安培力的大小(1)在如图5所示的探究影响安培力大小的有关因素的实验中，把导线垂直放入磁场(磁感应强度为B)中，得出的安培力F与导线长度L、电流大小I有怎样的关系？图5(2)当导线平行磁场方向放入时，它受到的安培力多大？(3)当导线和磁场方向的夹角为θ时，它受到的安培力多大？答案(1)F＝BIL(2)0(3)将磁感应强度B沿导线方向和垂直导线方向进行分解，如图所示，则B⊥＝B sin θ，F＝B⊥IL＝BIL sin θ.对公式F＝ILB sin θ的理解1．公式F＝ILB sin θ中B对放入的通电导线来说是外加磁场的磁感应强度，不必考虑导线自身产生的磁场对外加磁场的影响．2．公式F＝ILB sin θ中L指的是导线在磁场中的“有效长度”，弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图6所示)；相应的电流沿导线由始端流向末端．图63．公式F＝ILB sin θ中θ是B和I方向的夹角(1)当θ＝90°时，即B⊥I，sin θ＝1，公式变为F＝ILB.(2)当θ＝0°时，即B∥I，F＝0.例2长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中，电流方向与磁场方向分别如图所示，已知磁感应强度均为B，对于下列各图中导线所受安培力的大小计算正确的是()答案 A解析 题A 图中，导线不和磁场垂直，将导线投影到垂直磁场方向上，故F ＝BIL cos θ，A 正确；题B 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，B 错误；题C 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，C 错误；题D 图中，导线和磁场方向垂直，故F ＝BIL ，D 错误．例3 (多选)如图7所示，一段导线abcd 位于磁感应强度大小为B 的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直．线段ab 、bc 和cd 的长度均为L ，且∠abc ＝∠bcd ＝135°，流经导线的电流为I ，方向如图中箭头所示．关于导线abcd 所受到的磁场的作用力的合力，下列说法正确的是( )图7A ．方向沿纸面垂直bc 向上，大小为(2＋1)ILBB ．方向沿纸面垂直bc 向下，大小为(2＋1)ILBC ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转30°，力的大小不变D ．若在纸面内将abcd 逆时针旋转60°，力的大小减半答案 AC解析 整段导线的有效长度为(2＋1)L ，由安培力公式F ＝BIL 可知，导线段abcd 所受到的磁场的作用力的合力大小为(2＋1)BIL ，方向竖直向上．在纸面内将abcd 旋转任何角度，安培力的大小均不变，故A 、C 正确，B 、D 错误．三、安培力的实际应用例4 (2020·北京市朝阳区高二期中)一种可测量磁感应强度大小的实验装置如图8所示．磁铁放在水平放置的电子测力计上，两极之间的磁场可视为水平匀强磁场．其余区域磁场的影响可忽略不计．此时电子测力计的示数为G 1.将一直铜条AB 水平且垂直于磁场方向静置于磁场中．两端通过导线与电源、开关、滑动变阻器和电流表连成闭合回路．闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，当电流表示数为I 时，电子测力计的示数为G 2，测得铜条在匀强磁场中的长度为L .铜条始终未与磁铁接触，对上述实验下列说法正确的是( )图8A ．铜条所受安培力方向竖直向下B ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1－G 2ILC ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 2－G 1ILD ．铜条所在处磁场的磁感应强度大小为G 1＋G 2IL答案 C解析 由左手定则可知，铜条所受安培力方向竖直向上，选项A 错误；由牛顿第三定律可知，铜条对磁铁有向下的作用力，使得电子测力计的示数增加，由平衡条件可知：G 2－G 1＝BIL ，则铜条所在处磁场的磁感应强度大小为B ＝G 2－G 1IL，选项C 正确，B 、D 错误．1．(安培力的方向)(2019·静海一中高二上调研)图中B 表示磁感应强度，I 表示通电长直导线中的电流，F 表示磁场对导线的作用力．它们三者的方向间的关系，正确的是( )答案 A解析 由左手定则可知，A 中导线所受安培力向上，B 中导线所受安培力向左，C 中导线所受安培力向下，D 中导线所受安培力向左，故A 正确．2．(安培力的大小)如图9所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流为I ，磁感应强度为B ，则各导线所受到的安培力分别为：图9F A ＝______，F B ＝______，F C ＝______，F D ＝______.答案 BIL cos α 2BIL 2BIR 03．(磁电式电流表)(多选)(2019·银川一中高二上期末)实验室经常使用的电流表是磁电式电流表．这种电流表的构造如图10甲所示．蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，如图乙所示，下列说法正确的是( )图10A．磁电式电流表内部的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是匀强磁场B．磁电式电流表的指针偏转角度的大小与被测电流的大小成反比C．磁电式电流表的优点是灵敏度高，缺点是允许通过的电流很弱D．磁电式电流表的工作原理是安培力对通电线框的转动作用答案CD。
高二物理选修课件安培力的应用
02
安培力在生活中的应用
电磁铁工作原理及类型
电磁铁工作原理
电磁铁是利用安培力原理工作的装置，当导线通电后，在导线周围产生磁场，使 得铁芯被磁化，从而产生强大的磁力。
电磁铁类型
根据用途和特性，电磁铁可分为直流电磁铁和交流电磁铁。直流电磁铁具有稳定 的磁力和较好的控制性能，而交流电磁铁则具有较大的磁力和较快的响应速度。
优势
磁悬浮列车具有无接触、无磨损、低 噪音、低能耗和高速度等优点，是未 来城市轨道交通的重要发展方向。
超导材料中安培力特性
超导材料中的安培力
在超导材料中，电流可以无阻力地流动，形成强大的磁场。安培力在这种环境下表现出独特的性质， 如超导磁悬浮和超导电机等。
应用前景
超导材料中的安培力特性为超导技术的应用提供了广阔的空间，如超导磁体、超导储能、超导电机和 超导量子干涉仪等。这些技术在能源、交通、医疗和科研等领域具有巨大的应用潜力。
扬声器和话筒中安培力作用
扬声器中安培力作用
扬声器是将电信号转换为声音信号的装置。在扬声器中，安培力使得音圈在磁场中振动，从而驱动振膜发出声音 。安培力的大小和方向决定了扬声器的音质和音量。
话筒中安培力作用
话筒是将声音信号转换为电信号的装置。在话筒中，声音信号通过振膜转换为机械振动，然后经过磁场的作用， 将机械振动转换为电信号。安培力在这个过程中起到了关键的作用，它使得话筒能够准确地捕捉声音并转换为相 应的电信号。
法拉第电磁感应定律联系
法拉第电磁感应定律表明，当穿过回 路的磁通量发生变化时，回路中就会 产生感应电动势。而安培力是磁场对 电流的作用力，因此安培力与电磁感 应现象密切相关。
当导体在磁场中运动时，如果导体中 的自由电荷随导体一起运动，那么这 些自由电荷就会受到洛伦兹力的作用 。洛伦兹力会使自由电荷发生定向移 动，从而形成感应电流。这个感应电 流又会受到安培力的作用，进一步影 响导体的运动状态。
高中物理新选修课件安培力的应用
安培力的大小可以通过公式F=BIL来计算，其中F为安培力，B为磁感应强度，I为电流强 度，L为导线在磁场中的有效长度。
安培力方向
安培力的方向可以用左手定则来判断，即伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都 与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的 方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。
03
动生和感生电动势的计算方法
根据法拉第电磁感应定律和洛伦兹力公式，可以推导出动生和感生电动
势的计算公式，从而计算出相应的电动势大小。
03
安培力在磁场中运动规律
洛伦兹力与霍尔效应
洛伦兹力
运动电荷在磁场中所受到的力，其方向垂直于磁场方向和电 荷运动方向所构成的平面，遵循左手定则。
霍尔效应
当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直 于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两 端产生电势差。
通过测量磁通量的变化率，可以计算出感应电动势的大小，从而了解电磁感应现 象的本质和规律。
动生和感生电动势计算
01 02
动生电动势
当导体在磁场中运动时，会在导体中产生动生电动势。动生电动势的大 小与导体的运动速度、磁场的磁感应强度以及导体与磁场的相对角度有 关。
感生电动势
当磁场发生变化时，会在导体中产生感生电动势。感生电动势的大小与 磁通量的变化率有关。
VS
无线电波接收
通过天线接收空中的电磁波，并将其转换 为高频电流。接收过程中的关键元件包括 接收器、解调器和放大器等。通过解调器 将高频信号还原为原始信号，实现信息的 接收和识别。
05
实验：测量安培力大小和方向
实验目的和器材准备
实验目的
安培力的应用原理
安培力的应用原理安培力的定义安培力（Ampere’s Force）是指当电流通过一段导体时，在该导体周围会产生一个磁场，产生磁场的导线受到的力称为安培力。
安培力是磁场与电流之间的相互作用力，是电动力学的基本原理之一。
安培力的公式安培力的大小可以通过安培力的公式计算：F = BIL其中，F为安培力的大小，B为磁场的强度，I为电流的大小，L为导线的长度。
安培力的方向安培力的方向可以通过安培力的左手定则来确定：1.伸直左手，让四指指向电流的方向。
2.弯曲的大拇指所指的方向就是安培力的方向。
安培力的应用安培力在许多领域都有重要的应用，下面列举了一些常见的应用：1.电磁铁：电磁铁是应用安培力的一种常见设备，通过通电产生磁场，从而产生安培力，将铁磁物质吸附在电磁铁上。
这种原理在电梯的开关、磁选机等设备中得到了广泛应用。
2.电动机：电动机是应用安培力的另一种常见设备。
电动机内部的线圈通电后，产生磁场，与磁场相互作用的力驱动电动机运转。
电动机广泛应用于交通工具、工厂生产线、家用电器等领域。
3.线圈式电流表：线圈式电流表利用安培力的作用原理，通过线圈产生磁场，测量通过导线的电流大小。
线圈式电流表通常用于电路的测试和故障排除。
4.电动磁铁：电动磁铁是一种能够通过通电自身成为电磁的装置，利用了安培力的作用原理。
它可以用于吸附、分选和输送金属物品。
5.电磁振荡器：电磁振荡器是应用安培力的一种实验装置，通过改变电流大小和方向，可以使振荡子受到安培力的作用，产生振荡。
安培力的实验为了观察和验证安培力的作用原理，可以进行以下实验：1.安培力的方向实验：将一根直导线通电，然后在导线附近悬挂一根杆状磁铁。
观察磁铁的运动方向，验证安培力的方向。
2.安培力的大小实验：利用直导线和磁场强度计，测量不同电流下的安培力大小，绘制安培力与电流关系的曲线。
小结安培力是电流通过导线时产生的磁场与导线相互作用的力，其大小和方向可以通过安培力的公式和左手定则来确定。
安培力原理的应用
安培力原理的应用1. 什么是安培力原理？安培力原理是指通过电流在导线中产生的磁场对其他导体或磁体产生力的现象。
根据安培力原理，当电流通过导线时，会在其周围产生一个磁场，而这个磁场会对其他导体或磁体产生力。
2. 安培力原理的应用安培力原理在日常生活和工业领域中得到了广泛的应用，下面列举了一些常见的应用：•电动机：电动机是利用安培力原理工作的设备之一。
通过在导线中通过电流，产生磁场，在磁场中放置一个导体，则导体会受到施加在它上面的力，从而产生运动，实现电能转换为机械能。
•电磁铁：电磁铁是一种利用安培力原理制作的设备。
通过在铁芯上绕制导线，并通过电流，产生强磁场，以实现对铁制物体的吸附和释放，常用于起重吊运、电磁锁等方面。
•变压器：变压器是利用安培力原理来实现电能转换和调节的设备。
通过在一个闭合的铁芯上绕制两个相互绝缘的导线圈，通过其中一组导线圈中的电流产生磁场，从而在另一组导线圈中诱发电流，实现电能的转换和调节。
•磁悬浮列车：磁悬浮列车是一种利用安培力原理来实现悬浮和推进的交通工具。
通过在轨道上设置电磁线圈，产生磁场，使列车悬浮在轨道上。
同时，在列车下方的导轨上放置导体，通过电流产生的磁场相互排斥，实现列车的推进和驱动。
3. 安培力的计算公式安培力的大小可以使用以下公式来计算：\[ F = BIL \]其中，F表示安培力的大小，B表示磁场的强度，I表示通过导线的电流，L表示导线的长度。
根据这个计算公式，可以得出以下结论：•当磁场的强度增加时，安培力的大小也会增加。
•当通过导线的电流增大时，安培力的大小也会增加。
•当导线的长度增加时，安培力的大小也会增加。
4. 安培力的应用案例4.1 电磁铁的应用电磁铁是一种非常常见的应用安培力原理的设备。
它由一个铁芯和绕制在铁芯上的导线组成。
当电流通过导线时，产生的磁场使得铁芯具有磁性，从而可以实现对铁质物体的吸附。
电磁铁广泛应用于起重吊运、电磁锁、电磁制动等方面。
安培力应用实例
安培力应用实例安培力（Ampere's Law）是电磁学中的一个重要定律，描述了电流所产生的磁场的性质。
它是由法国物理学家安培（André-Marie Ampère）在19世纪初提出的。
安培力的应用非常广泛，下面将介绍几个实例。
1. 电磁铁：电磁铁是利用安培力的一个典型应用。
当电流通过线圈时，根据安培力的定律，会在线圈周围产生一个磁场。
这个磁场可以使铁磁材料被吸引，从而实现电磁铁的工作原理。
电磁铁广泛应用于电磁吸盘、电磁起重机等设备中。
2. 电流计：电流计是测量电流大小的仪器，其中一种常见的电流计就是基于安培力的工作原理。
根据安培力的定律，通过一个闭合回路的电流可以通过测量产生的磁场来确定。
电流计利用这个原理，通过测量磁场的大小来间接测量电流的强度。
3. 电感器：电感器是一种用于测量电感的仪器。
电感是指导线圈中储存磁能的能力。
根据安培力的定律，通过一个闭合回路的电流会在回路周围产生一个磁场，而磁场的强度与电流的大小成正比。
因此，通过测量电感器周围的磁场强度，可以确定电感的大小。
4. 电磁泵：电磁泵是一种利用安培力的装置，用于输送液体或气体。
电磁泵的工作原理是通过电流在线圈中产生的磁场来驱动液体或气体的流动。
根据安培力的定律，电流在线圈中产生的磁场会对液体或气体施加一个力，从而推动它们的流动。
5. 磁共振成像（MRI）：磁共振成像是一种医学影像技术，广泛应用于诊断和研究领域。
它利用安培力的原理来生成人体内部的详细图像。
在MRI中，通过在人体周围产生一个强磁场，然后通过改变磁场的强度和方向，利用安培力的定律来测量人体组织中的磁场分布，从而生成图像。
以上是安培力的几个应用实例。
安培力作为电磁学中的重要定律，不仅在理论研究中有着重要的地位，而且在实际应用中也发挥着重要的作用。
通过深入理解和应用安培力，我们可以更好地理解和利用电流所产生的磁场，推动科学技术的发展。
【物理课件】选修3第四节安培力的应用ppt课件
大型和超大型直流电机的生产和维修
第四节 安培的应用 二. 磁电式电表
【说明】 由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的
力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角 度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。
第四节 安培力的应用
【物理课件】选修3第四节安 培力的应用ppt课件
第四节 安培力的应用 直流电动机的运转过程：
第四节 安培力的应用 常见的直流电动机：
【说明】 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而
大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。
大型和超大型直流电机的生产和维修
大型和超大型直流电机的生产和维修
安培力的应用
第十四页，共27页。
例：在倾斜角为θ的光滑斜面上,置 一通有电流I,长为L,质 量为m的导 体棒，如图所示,在竖直(shù zhí)向 上的磁场中静止，则磁感应强度B 为 _________.
X
θ
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第十五页，共27页。
解：静止于斜面说明(shuōmíng)受力平衡
N θ
F= mgtgθ=BIL
和方向正确的是( ) A
A．B＝mgIsLin α，方向垂直斜面向上
B．B＝mgILsinα，方向垂直斜面向下
C．B＝mgIcLosα，方向垂直斜面向下
D．B＝mgIcLosα，方向垂直斜面向上
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安培力方向的判断
如图3－2－7所示，一金属直杆MN两端
接有例导2 线，悬挂于线圈上方，MN与线圈轴线
θ
感应强度B的最小值为 _________, 方向
G
_____m_g_=_B.IL B=mg/IL
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第十七页，共27页。
巩固练习
1、
F
N
S
（1）绳子拉力(lālì变)__大_____
(变大,变小,不变)
（2）桌面对磁铁的支持力
____变___小 （ __3__）(x无_bi_桌ǎi_à_面o(n)有对,磁无铁). 的摩擦力
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在安培力作用下的物体平衡的解题步骤(bùzhòu) 和前面我们学习的共点力平衡相似，一般也是先 进行受力分析，再根据共点力平衡的条件列出平 衡方程．其中重要的是在受力分析过程中不要漏 掉了安培力．
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即时应用 3.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，垂直纸面放 置一根长为L、质量(zhìliàng)为m的直导体棒，在导 体棒中的电流I垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在 斜面上，下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小
高中物理知识点安培力
高中物理知识点——安培力在学习物理的过程中，我们会接触到许多重要的概念和定律。
其中，安培力是一个非常重要的概念，它被广泛应用于电磁学和电路中。
本文将带您深入了解高中物理中的安培力，包括定义、公式及其应用。
一、安培力的定义：安培力是由电荷在磁场中受到的力，它是由法国科学家安培发现的，被命名为安培力。
安培力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向。
二、安培力的公式：安培力的表达式由以下公式给出：F = q * v * B * sinθ其中，F表示安培力，q是电荷的大小，v是电荷的速度，B是磁场的大小，θ是电荷速度与磁场之间的夹角。
三、安培力的应用：1. 电磁感应：根据法拉第电磁感应定律，当一个导体在磁场中运动时，会感受到安培力的作用。
这个现象在发电机和电动机中得到广泛应用。
2. 电子运动：在电子运动过程中，如果电子在磁场中运动，会受到安培力的作用，这被称为霍尔效应。
霍尔效应可以用于测量磁场的强度和方向。
3. 轨道运动：当一个带电粒子在磁场中做轨道运动时，安培力可以改变粒子的轨道半径，这就是电子在磁场中的轨道运动。
它被应用于电子加速器和质谱仪等领域。
4. 电子束偏转：在电视和显示器中，电子通过被聚焦和偏转来形成图像。
安培力被用来控制电子束的偏转，以实现图像的显示。
5. 磁浮列车：磁浮列车是一种利用磁悬浮技术运行的交通工具。
在磁浮列车中，由于磁场的作用力，车厢将悬浮在轨道上，减小了与轨道的摩擦力，使得列车能够以较高的速度运行。
总结：安培力是在电荷运动中受到的力，它在物理学的许多领域中得到了广泛应用。
了解安培力的定义、公式和应用可以帮助我们更好地理解电磁学和电路的原理，并能够应用于实际问题的计算和解决。
它为我们探索电子运动、电磁感应等现象提供了基础。
更深入地研究和理解安培力的原理将使我们在物理学和电子学的学习和实践中更加熟练和灵活。
安培力的应用课件
处处磁场强弱相同，但处 处磁场方向不同正) 视图为 ②导线所在处磁场强弱相
同， 导线受力大小相同
导线所在处受力方向不同，
但安培力产生的力矩相同
＊磁电式电流表工作原理
由左手定则知受力如图所示：
力矩：
若线框匝数为N， 弹簧的反抗力矩： 当 M= M’时线圈平衡，有 θ∝I 根据偏角 θ 的大 小
FA
FB
1
2
FB 3 ＊力矩为零，由于惯性继续转动
FB2 ＊力矩小些，转动效果差些
③直流电动机的转动
＊怎样才能使线圈 在输入直流电时持 续转动，成为电动
机？
＊直流电动机的输入电压 改变即了改变输入电流， 就可以改变电动机的转速。
突出优点
第四节 安培力的应用 常见的直流电动机：
【说明】 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而
a
d
AD
b
c
O’
3、直流电动机的原理
①通电线圈在磁场中受力分析 FA1
FA
FB
1
2
F
左
F
FA右
3
FB
FB
③安培力产生的力矩 M1 ∝I
而被扭转的小弹簧产生的力
矩M2 ∝θ， 当 M1= M2 时线圈平衡，有 θ∝I 根据偏角θ的大小可知
电流I 的大小
④如何提高电流表的灵敏度 ？(相同的输入电流线圈更 容易偏转)
＊磁电式电流表工作原理
eg: 要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采用的办法有
()Βιβλιοθήκη A、增加线圈匝数B、增加永久性磁铁的磁感应强度
C、换用弹性较强的游丝，增大反抗力矩
D、增加线圈的面积 E、减小转轴处摩擦
高中物理选择性必修件安培力的应用
02
安培力在电磁感应中作用
感应电流产生条件与方向判断
感应电流产生条件
当穿过闭合电路的磁通量发生变化时 ，闭合电路中就会产生感应电流。
感应电流方向判断
感应电流的方向遵循楞次定律，即感 应电流的磁场总是阻碍引起感应电流 的磁通量的变化。具体判断方法可使 用右手定则或楞次定律的推广形式。
洛伦兹力与安培力关系探讨
相关领域前沿动态介绍
超导材料研究
超导材料在低温下具有零电阻特 性，可应用于超导磁体等领域，
提高磁场的强度和稳定性。
磁悬浮列车技术
磁悬浮列车利用磁场排斥力使列车 悬浮于轨道之上，具有高速、低噪 音、低能耗等优点。
无线充电技术
无线充电技术利用磁场耦合原理实 现电能传输，具有便捷、安全等优 点，已广泛应用于手机、电动汽车 等领域。
变压器原理
变压器利用电磁感应原理，通过原、副边绕组的匝数比实现电压的升降变换。
参数设置
变压器的参数设置包括原、副边电压、电流、匝数比、额定功率等。根据实际需求选择合 适的参数，以满足电路中的电压、电流和功率需求。
效率评估
变压器的效率是指输出功率与输入功率之比。高效率的变压器能够减少能量损耗，提高能 源利用效率。效率评估可通过测量输入、输出功率和计算损耗来进行。
高中物理选择性必修件安培 力的应用
汇报人：XX
汇报时间：20XX-01-19
目录
• 安培力基本概念与性质 • 安培力在电磁感应中作用 • 安培力在磁场中运动规律
目录
• 安培力在电磁技术中应用 • 实验探究：测量安培力大小 • 总结回顾与拓展延伸
01
安培力基本概念与性质
安培力定义及方向判断
安培力定义
通电导线在磁场中受到的力称为安培力。
2019精选教育第3章 第4节 安培力的应用.doc
第四节安培力的应用1．分类：电动机有直流电动机和交流电动机，交流电动机又分为单相和三相电动机．2．原理：如图3-4-1所示，当电流通过线圈时，右边线框受到的安培力方向向下，左边线框受到向上的安培力，在安培力作用下线框转动起来．图3-4-1[再判断]1．电动机是利用安培力使线圈转动的．(√)2．电动机工作时，将其他形式的能转化为电能．(×)3．电动机的转速可通过改变输入电压调节．(√)[后思考]直流电动机与交流电动机相比，有什么优点？【提示】直流电动机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不太方便．[合作探讨]探讨：假如直流电动机通电前，线圈平面刚好与磁场垂直，即位于教材P85图3-4-2中的(b)、(d)两图所示的位置，通电后，电动机能否正常工作？【提示】不能．假如线圈处于这两个位置，通电后线圈各边所受的力都在线圈平面内，不能使线圈转动．[核心点击]结构及原理分析：如图3-4-2所示．a bc d图3-4-2(1)当线圈由位置d经位置a运动到位置b时，图中左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈顺时针转动；当线圈在位置b时，由于惯性继续转动；(2)当线圈由位置b经位置c运动到位置d时，由于电流换向，图中左边受力方向向上，右边受力方向向下，使线圈继续顺时针转动；当线圈在位置d时，由于惯性继续转动；然后，线圈重复以上过程转动下去．1．要改变直流电动机的转动方向，可行方法有()A．适当减小电流强度B．适当减弱磁场C．改变线圈中的电流方向或把磁铁两极对调D．改变线圈中电流方向的同时对调磁铁两极【解析】线圈的转动方向跟通入的电流方向和磁场方向有关，而与电流强弱、磁场强弱无关，但不可同时改变电流方向和磁感线方向，故只有选项C正确．【答案】 C2．(多选)要使一台直流电动机的转速增大一些，下面哪些方法可行() A．减小线圈的面积B．增加线圈的匝数C．将磁极对调D．加大磁场的磁感应强度【解析】电动机的转速与所受安培力的力矩大小有关，对于相同的线圈，每边受到的安培力随I或B的增大而增大，而减小线圈面积时，安培力的力矩变小．故B、D都有可能增大转速．【答案】BD3．(多选)关于直流电动机，下列说法正确的是()【导学号：62032039】A．直流电动机的工作原理是磁场对电流的作用B．直流电动机正常工作时将电能转化为磁场能C．直流电动机的换向器是两个彼此绝缘的半铜环组成的D．电源的正负极和磁场的方向都改变，直流电动机的转动方向也改变【解析】直流电动机是因为受安培力而转动故A正确；其正常工作时要消耗电能输出机械能故B错误；为了保证直流电动机中的线圈在一周之内的转动过程中，线圈中的电流正好换向，必须有一个改变电流方向的装置——换向器，它必须由两部分组成且彼此绝缘，能随线圈一起转动，C正确；直流电动机的转动方向由电流方向和磁场方向共同决定，因此如果两方向同时改变其转动方向不变，D错误．【答案】AC1．装置：磁电式电流表是在强蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套一个可以转动的铝框，在铝框上绕有线圈．铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针．线圈的两端分别接在这两个螺旋弹簧上，被测电流通过两个弹簧流入线圈．2．原理：如图3-4-3所示，当电流通过线圈时，线圈上跟铁芯轴线平行的两边受到安培力产生力矩，使线圈发生转动．同时由于螺旋弹簧被扭转，产生一个阻碍线圈转动的力矩，最终达到平衡．线圈转动的角度由指针显示出来，根据电流与偏角关系，可以得出电流的强弱．图3-4-3[再判断]1．磁电式电表只能测定电流的大小，不能确定被测电流的方向．(×)2．磁电式电表线圈受到的安培力始终与线圈平面垂直．(√)[后思考]图3-4-3中，均匀辐射分布的磁场是匀强磁场吗？【提示】不是．[合作探讨]探讨：磁电式电流表表盘的刻度为什么是均匀的？【提示】因为磁电式电表两极间装有极靴，极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向，线圈无论转到什么位置，它的平面都跟磁感线平行，所以表盘的刻度是均匀的．[核心点击]1．偏转原理2．偏转角度设线圈所在处的磁场的磁感应强度为B，线框边长为L，宽度为d，匝数为n，通入电流为I时，转过的角度为θ，由相关的知识可以知道θ＝nBLdK I，由此可以看出，偏转角度正比于电流．图3-4-44．关于磁电式电流表，下列说法错误的是()A．指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的阻力与线圈受到的安培力方向是相反的B．通电线圈中的电流越大，电流表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磁场D．在线圈转动的范围内，线圈所受安培力与电流有关，而与所处位置无关【答案】 C5．(多选)一只电流表，发现读数偏小，为纠正这一偏差，可行的措施是A．减少表头线圈的匝数B．减小永久磁铁的磁性C．增加分流电阻的阻值D．增加表头线圈的匝数【解析】电流大小一定的情况下，线圈匝数越多，磁感应强度越大，安培力越大，偏转角度越大，所以A、B错误，D正确，电流表表头和分流电阻并联，在总电流一定的情况下，欲使读数增大，必须增大通过表头的电流，根据并联电路的电阻之比等于电流的反比，表头电阻不变，增加分流电阻的阻值，可使线圈中电流增大，C正确．【答案】CD6．要想提高磁电式电流表的灵敏度，不可采用的办法有()A．增加线圈匝数B．增加永久性磁铁的磁感应强度C．减少线圈面积D．减小转轴处摩擦【解析】当给电流表通入电流I时，通电线圈就在磁力矩作用下转动，同时螺旋弹簧即游丝就产生一个反抗力矩，二力矩平衡时，电流表的指针就停在某一位置．于是有NBIS＝kθ，故θ＝NBSk I.可见，电流表灵敏度将随着线圈匝数N、线圈面积S及磁感应强度B的增大而提高，随着螺旋弹簧扭转系数K(即转过1°所需外力矩的大小)的增大而降低．另外，减小摩擦也有利于灵敏度的提高．故选C.【答案】 C学业分层测评(十六)安培力的应用(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(多选)磁电式电流表的蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，目的是()A．使磁场成圆柱形，以便线圈转动B．使线圈平面在水平位置时与磁感线平行C．使线圈平面始终与磁感线平行D．使线圈受电磁力矩始终最大【解析】线圈平面始终和磁感线平行，可使线圈在转动过程中所受电磁力矩始终最大，M＝NBIS，以保证转动效果，若磁场是匀强磁场，则当线圈转至和磁场垂直时，磁力矩为零．【答案】CD2．(多选)超导电磁铁相斥式磁悬浮列车能够悬浮的原理是()A．超导体的电阻为零B．超导体的磁性很强C．超导体电流的磁场方向与轨道上磁场方向相反D．超导体电流产生的磁力与列车重力平衡【解析】列车能够悬浮，必定受到了向上的力，这个力就是车上超导体电磁铁形成的磁场与轨道上线圈中电流形成的磁场之间所产生的相斥力，这个力与列车重力平衡，列车才能悬浮．因此两磁场方向必须相反．故C、D正确．超导体无电流时，即使电阻为零，也不能产生磁场，因此列车也不能悬浮，则A、B 错误．【答案】CD3．所谓电流表的灵敏度，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．下列方法不能提高磁电式电流表灵敏度的方法有A．增强永久磁铁的磁性B．增大螺旋弹簧的劲度系数C．增大线圈的面积D．增加线圈的匝数【解析】通电线圈在磁场中转动时，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动．电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大．要提高电流表的灵敏度，就要在通入相同电流时，让指针的偏转角度增大．所以要减小螺旋弹簧的劲度系数，同时使安培力变大，即增加磁感应强度、增大线圈面积和增加线圈的匝数．【答案】 B4.电动机通电之后电动机的轮子就转动起来，其实质是因为电动机内线圈通电之后在磁场中受到了磁力矩的作用，为电动机内的矩形线圈，其只能绕Ox轴转动，线圈的四个边分别与x、y轴平行，线中电流方向如图3-4-5所示．当空间加上以下所述的哪种磁场时，线圈会转动起来()图3-4-5A．方向沿x轴的恒定磁场B．方向沿y轴的恒定磁场C．方向沿z轴的恒定磁场D．任何方向的恒定磁场【解析】要想使线圈绕Ox轴转动起来，必须使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，而其余两边力矩为零，要使与Ox轴平行的两条边所受安培力产生力矩，由左手定则知磁场方向沿y轴正向或负向，B正确．【答案】 B5.如图3-4-6所示，直导线MN与矩形线框abcd在同一平面内，直导线中通有向上的电流I，矩形线框中通有沿逆时针方向的电流I0，则直导线中电流I的磁场对通电矩形线框各边的安培力合力()【导学号：62032040】图3-4-6A．大小为零B．大小不为零，方向向左C．大小不为零，方向向右D．大小不为零，方向向上【解析】ad、bc边所受安培力大小相等，方向相反，互相抵消，而ab、cd边所受的安培力不能抵消，由于ab边离MN近些，故斥力大于引力，C选项正确．【答案】 C6．(多选)对于放在匀强磁场中可绕垂直于磁场方向的轴转动的通电理想线圈，下列说法中正确的是()A．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩最大B．当线圈平面平行于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零C．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力最大，合力矩也最大D．当线圈平面垂直于磁感线时，所受合力为零，合力矩也为零【解析】当线圈平面平行于磁感线时，两条边受到安培力作用，只不过这两个力大小相等，方向相反，合力为零，但它们不是作用在一条直线上且力臂最大，故对线圈的磁力矩最大；当线圈平面垂直于磁感线时，四条边所受安培力大小相等方向相反，作用在一条直线上且通过转轴，故合力为零，合力矩也为零．【答案】AD7．在磁感应强度为B的匀强磁场有一段长为2 m的直导线，直导线中通有2.5 A的电流，下列关于直导线所受安培力F的说法正确的是() A．如果B＝2 T，F一定是1 NB．如果F＝0，B也一定为零C．如果B＝4 T，F有可能是1 ND．如果F最大，通电直导线一定与B平行【解析】当直导线与磁场方向垂直放置时，F＝BIL，受力最大；当直导线与磁场方向平行放置时，F＝0；当直导线与磁场方向成任意其他角度放置时，0<F<BIL，选项A、D错误，选项C正确；磁感应强度是磁场本身的性质，与受力F无关，选项B错误．【答案】 C8．(多选)如图3-4-7所示，一根通电的直导体放在倾斜的粗糙导轨上，置于图示方向的匀强磁场中，处于静止状态．现增大电流，导体棒仍静止，则在增大电流过程中，导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是()图3-4-7A．一直增大B．先减小后增大C．先增大后减小D．始终为零【解析】若F安<mg sin α，因安培力向上，则摩擦力向上，当F安增大时，F摩减小到零，再向下增大，B正确，C、D错误；若F安>mg sin α，摩擦力向下，随F安增大而一直增大，A正确．【答案】AB[能力提升]9．如图3-4-8甲所示是磁电式电流表的结构图，图乙是磁极间的磁场分布图，以下选项中正确的是()图3-4-8①指针稳定后，线圈受到螺旋弹簧的力矩与线圈受到的磁力矩方向是相反的②通电线圈中的电流越大，电流表指针偏转的角度也越大③在线圈转动的范围内，各处的磁场都是匀强磁场④在线圈转动的范围内，线圈所受磁力矩与电流有关，而与所处位置无关()A．①②B．③④C．①②④D．①②③④【解析】当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的使线圈转动的力矩平衡时，线圈停止转动，即两力矩大小相等、方向相反，故①正确．磁电式电流表蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀辐向分布的，不管线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感线平行，均匀辐向分布的磁场特点是大小相等、方向不同，故③错误，④正确．电流越大，电流表指针偏转的角度也越大，故②正确．故C正确．【答案】 C10.如图3-4-9所示，O为圆心，KN和LM是半径分别为ON、OM的圆心圆弧，在O处垂直纸面有一载流直导线，电流方向垂直纸面向外，用一根导线围成KLMN回路，当回路中沿图示方向通过电流时(电源未在图中画出)，此时回路() 【导学号：62032041】图3-4-9A．将向左平动B．将向右平动C．将在纸面内以通过O点并垂直纸面的轴转动D．KL边将垂直纸面向外运动，MN边垂直纸面向里运动【解析】因为通电直导线的磁感线是以O为圆心的一组同心圆，磁感线与电流一直平行，所以KN边、LM边均不受力．根据左手定则可得，KL边受力垂直纸面向外，MN边受力垂直纸面向里，故D正确．【答案】 D11.如图3-4-10所示的天平可用来测定磁感应强度B.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽度为l，共N匝，线圈下端悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面．当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码后，天平平衡，当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡，由此可知()图3-4-10A．磁感应强度方向垂直纸面向里，B＝(m1－m2)gNIlB．磁感应强度方向垂直纸面向里，B＝mg 2NIlC．磁感应强度方向垂直纸面向外，B＝(m1－m2)gNIlD．磁感应强度方向垂直纸面向外，B＝mg2NIl【解析】电流反向时，右边再加质量为m的砝码后，天平重新平衡，说明安培力的方向原来竖直向下，由左手定则，知磁感应强度方向垂直纸面向里，设线圈质量为m0，根据平衡条件有m1g＝m2g＋NBIl＋m0g①m1g＝m2g＋mg－NBIl＋m0g②由①②解得B＝mg 2NIl.【答案】 B12.如图3-4-11所示，将长为50 cm、质量为10 g的均匀金属棒ab的两端用两个相同的弹簧悬挂成水平状态，并使其位于垂直纸面向里的匀强磁场中．当金属棒中通过0.4 A的电流时，弹簧恰好不伸长．g取10 m/s2，问：图3-4-11(1)匀强磁场的磁感应强度是多大？(2)当金属棒由a到b通过0.2 A电流时，弹簧伸长1 cm；如果电流方向由b 到a，而电流大小不变，则弹簧的伸长量又是多少？【解析】(1)因弹簧不伸长，结合安培力的公式得BIL＝mg故B＝mgIL＝0.01×100.4×0.5T＝0.5 T.(2)当金属棒由a到b通过0.2 A的电流时，弹簧伸长1 cm，对金属棒，根据平衡条件有BI1L＋2kx1＝mg电流方向由b到a时，同理有BI1L＋mg＝2kx2联立以上各式可得x2＝3 cm.【答案】(1)0.5 T(2)3 cm13.据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图3-4-12所示．炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁力加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离s＝0.10 m，导轨长L＝5.0 m，炮弹质量m＝0.30 kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B＝2.0 T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v＝2.0×103m/s，求通过导轨的电流I.(忽略摩擦力与重力的影响)图3-4-12【解析】由题意知，炮弹加速的过程中只受安培力作用，则由牛顿第二定律有BIs＝ma炮弹做匀加速直线运动，因而v2＝2aL，联立得I＝12m v2 BsL，代入题给数据得I＝6.0×105 A. 【答案】 6.0×105 A。
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1 随堂练习
1. 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法正确的是（从上往下看）（ ）
A 、顺时针方向转动，同时下降
B
、顺时针方向转动，同时上升
C 、逆时针方向转动，同时下降
D 、逆时针方向转动，同时上升
2.有一金属细棒ab ，质量m=0.05kg ，电阻不计，可在两条轨道上滑动，如图所示，轨道间距为L=0.5m ，其平面与水平面的夹角为θ=37°，置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中，磁感应强度为B=1.0T ，金属棒与轨道的动摩擦因数μ=0.5，（设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等）回路中电源电动势为E=3V ，内阻r=0.5Ω。
（g=10m/s 2 ，sin37°=0.6，cos37°=0.8）求：
（1）为保证金属细棒不会沿斜面向上滑动，流过金属细棒ab 的电流的最大值为多少？
（2）滑动变阻器R 的阻值应调节在什么范围内，金属棒能静止在轨道上？。