安培力的综合应用共25页
合集下载
安培力ppt
详细描述
直线电流的安培力公式为F=ILBsin(θ)，其中F表示安培力，I 表示电流强度，L表示导线长度，B表示磁感应强度，θ表示导 线与磁场方向的夹角。当导线与磁场方向垂直时，安培力最 大。
环形电流的安培力公式
总结词
环形电流的安培力公式是用来计算环形电流在磁场中所受的安培力的重要公式。
详细描述
环形电流的安培力公式为F=2πrILBsin(θ)，其中F表示安培力，I表示电流强度，L 表示导线长度，B表示磁感应强度，θ表示导线与磁场方向的夹角，r表示导线的 半径。当导线与磁场方向垂直时，安培力最大。
当两条平行的导线通上同向电流时，这两条导线将相互吸引；反之，通上反向电 流时，这两条导线将相互排斥。
磁场分布与相互作用的关系
导线通上电流后，将在其周围产生磁场，磁场线的方向与电流方向有关。当另一 条导线与该导线平行且与距离和电流强度成正比时，它们之间的相互作用力的大 小也与电流强度成正比。
通电螺线管的磁场
负载与转速
直流电机的转速受负载影响，负 载增加会导致转速下降，反之亦 然。
交流电机的应用
交流电机的种类
交流电机根据用途可分为工业 电机、家用电器电机和特种电
机等。
工作原理
交流电机通过定子线圈的交流 电流产生旋转磁场，与转子磁 铁相互作用产生安培力，驱动
转子旋转。
能耗与效率
交流电机的能耗与工作负载、 转速以及电机效率等因素有关
均匀电流在磁场中的受力实验
总结词
该实验通过观察均匀电流在磁场中的运动情况，验证了安培力的存在。
详细描述
首先，将电源、开关、电流表、导线、磁铁等实验器材组装好。然后，闭合开关 ，观察电流表和导线的运动情况。发现当导线中通入电流后，导线会受到磁铁的 吸引力，使导线发生运动。这一现象验证了安培力的存在。
14安培力及其应用
14安培力及其应用一、安培力1．定义：磁场对电流的作用注意：磁场可以由磁铁产生，也可以由电流产生，因此电流对电流的作用力也属于安培力2．大小：F=BILsin θa ．B 指导线所在位置的磁感应强度，当导线所在位置磁场不一样时，应注意分段处理b ．L 指导线的有效长度――通电导体初末连线的长度c ．θ指导线中电流I 与B 之间的夹角3．方向：左手定则a ．安培力F 一定垂直于B 和I ，但B 与I 本身不一定相互垂直b ．安培力F 与B 及I 可以构成三维坐标，因此受力分析时，注意把立体图画成平面图例1．如图，长为2l 的直导线折成边长相等，夹角为60°的V 形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B .当在该导线中通以电流I 时，该V 形通电导线受到的安培力大小为( )A ．0B ．0.5BIlC ．BIlD ．2BIl二、安培力的应用1．与力的平衡相结合例2．在两个倾角均为α的光滑斜面上，各放有一个相同的金属棒，分别通以电流I 1和I 2，磁场的磁感应强度大小相同，方向如图中(a )、(b )所示，两金属棒均处于平衡状态，则两种情况下的电流的比值I1∶I 2为( )A ．sin αB ．1sin αC ．cos αD ．1cos α总结：(1)在三力平衡时能灵活画出平行四边形并利用三角函数进行求解(2)在多力平衡时能建立坐标，进行正交分解2．与牛顿运动定律结合例3．电磁轨道炮工作原理如图所示．待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动，并与轨道保持良好接触．电流I 从一条轨道流入，通过导电弹体后从另一条轨道流回．轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场)，磁感应强度的大小与I 成正比．通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出．现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍，理论上可采用的办法是( ) (多选)A ．只将轨道长度L 变为原来的2倍B ．只将电流I 增加至原来的2倍C ．只将弹体质量减至原来的一半D ．将弹体质量减至原来的一半，轨道长度L 变为原来的2倍，其他量不变总结：在合力不为零时，应该正交分解求出物体所受的合力，进而求出加速度3．会分析通电导体的运动情况例4．如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I 时，导线的运动情况是(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，同时上升总结：(1)注意导体所于不同的磁场空间时，应分段进行受力分析，从而分析转动情况。
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。
第四节安培力的应用
在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，线圈两端分别接在两个
螺旋的弹簧上，被测电流经过这两 个弹簧流入线圈
蹄形磁铁和铁芯间磁场特征
电流表中磁铁与铁芯之间磁场是均匀辐射分布的.
【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
使交流电动机技术上有了突破的发展。这种电动机广泛使
用至今。
1.直流电动机突出的优点是________________. 答:通过改变输入电压很容易调节它的转速. 2.为什么磁电式电表不能用来测量较强的电流? 答:因为电流表绕制线圈的导线很细,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,很
容易把它烧坏.
3.如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴 转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行.线圈中电流方向 如图所示,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转
动起来（ B ）
A.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.方向沿z轴的变化磁场
4.如图所示,给出了通电闭合线圈在匀强磁场中的不同
第四节 安培力的应用
1.知道直流电动机、磁电式电表的构造及原理。 2.能判断通电线圈在磁场中所受安培力的大小及方向。
3.体验动手做实验的乐趣,培养动手操作能力。
4.通过实物演示,增加学习物理的兴趣,激发求知欲。
复习回顾
1.判断图中通电导线所受安培力的方向
F
计算公式： B ⊥I 时， F=ILB
F
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。
一个指针，线圈两端分别接在两个
螺旋的弹簧上，被测电流经过这两 个弹簧流入线圈
蹄形磁铁和铁芯间磁场特征
电流表中磁铁与铁芯之间磁场是均匀辐射分布的.
【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
使交流电动机技术上有了突破的发展。这种电动机广泛使
用至今。
1.直流电动机突出的优点是________________. 答:通过改变输入电压很容易调节它的转速. 2.为什么磁电式电表不能用来测量较强的电流? 答:因为电流表绕制线圈的导线很细,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,很
容易把它烧坏.
3.如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴 转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行.线圈中电流方向 如图所示,当空间加上如下所述的哪种磁场时,线圈会转
动起来（ B ）
A.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.方向沿z轴的变化磁场
4.如图所示,给出了通电闭合线圈在匀强磁场中的不同
第四节 安培力的应用
1.知道直流电动机、磁电式电表的构造及原理。 2.能判断通电线圈在磁场中所受安培力的大小及方向。
3.体验动手做实验的乐趣,培养动手操作能力。
4.通过实物演示,增加学习物理的兴趣,激发求知欲。
复习回顾
1.判断图中通电导线所受安培力的方向
F
计算公式： B ⊥I 时， F=ILB
F
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。
高中物理新选修课件安培力的应用
安培力公式
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
1.1安培力及其应用课件
（3）众多实验表明：通电导线在磁场中所受安培力的方向，
与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
3. 左手定则
伸开左手，拇指与其余四个手指垂直，且都与手掌处于同一平面内。让磁感线垂
直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。
N
F
I
B
S
4. 对安培力方向的理解
安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时，将 分解为垂直电流方
向的 ⊥ = sin 和沿着电流方向的 ∥ = cos， 对 的作用可以用 ⊥、
∥ 对电流的作用等效替代。即：
= 1 + 2 = ⊥ + ∥= sin + 0 = sin
向与电流方向所构成的平面。当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于
电流与磁场所决定的平面。
即： ⊥ ， ⊥ ，但与不一定垂直。
例 某同学画出了四幅表示磁场B、电流I和安培力F三者方向间的关系图，如图所示，其中正
确的是（ D ）
A
B
C
D
解析：根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力方向应该垂直
到的磁场力大小变为F2，则此时b受到磁场力的大小变为（ A ）
A. F2
B. F1- F2
C. F1+ F2
D.2F1- F2
解析：导线a受到导线b中电流产生的磁场的作用力F1，方向向左，a对b的作
用力 F ，方向向右，如图所示，当加上一与纸面垂直的匀强磁场后，磁场对a、
1
b的作用力分别为Fa和Fb，且Fa和Fb方向相反。若Fa向左，则Fb向右，a受力为
与电流方向、磁感应强度的方向都垂直。
3. 左手定则
伸开左手，拇指与其余四个手指垂直，且都与手掌处于同一平面内。让磁感线垂
直穿过手心，四指指向电流的方向，此时拇指所指的方向即为安培力的方向。
N
F
I
B
S
4. 对安培力方向的理解
安培力的方向不仅跟磁场方向垂直，还跟电流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁场方
（3）当磁感应强度 B 的方向与导线方向成 角时，将 分解为垂直电流方
向的 ⊥ = sin 和沿着电流方向的 ∥ = cos， 对 的作用可以用 ⊥、
∥ 对电流的作用等效替代。即：
= 1 + 2 = ⊥ + ∥= sin + 0 = sin
向与电流方向所构成的平面。当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直于
电流与磁场所决定的平面。
即： ⊥ ， ⊥ ，但与不一定垂直。
例 某同学画出了四幅表示磁场B、电流I和安培力F三者方向间的关系图，如图所示，其中正
确的是（ D ）
A
B
C
D
解析：根据左手定则可知，A图中安培力方向应该向下，B图中安培力方向应该垂直
到的磁场力大小变为F2，则此时b受到磁场力的大小变为（ A ）
A. F2
B. F1- F2
C. F1+ F2
D.2F1- F2
解析：导线a受到导线b中电流产生的磁场的作用力F1，方向向左，a对b的作
用力 F ，方向向右，如图所示，当加上一与纸面垂直的匀强磁场后，磁场对a、
1
b的作用力分别为Fa和Fb，且Fa和Fb方向相反。若Fa向左，则Fb向右，a受力为
安培力及其应用
练习1:一个可以自由运动的线圈L1和一个固定 的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心
重合，如图所示．当两线圈中通以图示方向的电
流时，从左向右看，线圈L1将( B )
A．不动 B．顺时针转动 C．逆时针转动 D．在纸面内平动
练习２:如图所示，蹄形磁铁用悬线悬于O点， 在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导 线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情 况将是( C )
练习１：如图，一长为10 cm的金属棒ab用两个 完全 相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中；磁
场的磁感应强度大小为0.1T，方向 垂直于纸面向里；弹簧上端固定， 下端与金属棒绝缘．金属棒通过开
关与一电动势为12 V的电池相连， 电路总电阻为2 Ω.已知开关断开时 两弹簧的伸长量为0.5 cm；闭合开关，系统重 新平衡后，两弹簧的伸长量与开关断开时相比均 改变了0.3 cm.重力加速度大小取10 m/s2.判断 开关闭合后金属棒所受安培力的方向，并求出金 属棒的质量．
练习：画出下面各图中通过导体棒 受到的安培力方向
二、安培力的应用
１与平衡问题结合
例1.如图所示，水平导轨间距为L＝0.5 m，导轨电阻 忽略不计；导体棒ab的质量m＝1 kg，电阻R0＝0.9 Ω， 与导轨接触良好；电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.1 Ω， 电阻R＝4 Ω；外加匀强磁场的磁感应强度B＝5 T，方 向垂直于ab，与导轨平面成α＝53°角；ab与导轨间 动摩擦因数为μ＝0.5(设最大静摩擦力等于滑动摩擦 力)，定滑轮摩擦不计，线对ab的拉力为水平方向，取 重力加速度g＝10 m/s2，ab处于静止状态．求：
一、安培力
2大小： (1)磁场和电流平行时：F＝0. (2)磁场和电流垂直时： F＝_B_I_L__.
【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
14
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
15
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
11
第十一页，共27页。
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
17
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
9
第九页，共27页。
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．
10
第十页，共27页。
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
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
15
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
11
第十一页，共27页。
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
17
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
9
第九页，共27页。
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．
10
第十页，共27页。
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
第二节安培力的应用
F
[例 2] 如图 2 甲是磁电式电表的结构示意图，蹄形磁铁和铁芯间的磁场均匀辐向分布，如 图乙所示，边长为 L 的正方形线圈中通以电流 I，线圈中的某一条 a 导线电流方向垂直纸 面向外，b 导线电流方向垂直纸面向里，a、b 两条导线所在处的磁感应强度大小均为 B，
则( D )
×A．该磁场是匀强磁场 ×B．穿过该线圈的磁通量为 BL2 磁通量为零 ×C．a 导线受到的安培力方向向下
思考2：如何进一步提高灵敏度？
提高磁电式电表的灵敏度，就要使在相同电流下线圈所受的安培力增大。 可增加线圈的匝数n、增大永磁铁的磁感应强度B 、增加线圈的面积S
磁电式电表
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。
磁电式电表
之间的相互作用力和磁感应强度
磁电式电表：利用线圈在磁场中受到安培力，
测量电流大小
直流电动机：将直流电能转换为机械能的电动机
电磁炮：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
科技小制作
自行查阅资料，自制一个微型电动机
谢谢观看！
高二—粤教版—物理—第一单元
安培力的应用 课后答疑
例题 1：如图 1 所示为电流天平，可用来测定磁感应强度．天平的右臂上挂有一匝数为 N
I
流方向发生改变，线
圈继续顺时针转动
I
I
图c
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。
电磁炮
F
解：由牛顿第二定律： F BIL ma 由运动学规律： v2 2as
得：B=55 T
安培力的综合应用课件
[跟踪训练1] 如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m,长为l的金属棒
ab悬挂在c,d两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬
线偏离竖直方向θ角而处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的
磁场的最小磁感应强度的大小、方向,下列说法中正确的是(
)
D
A. mg tan θ,竖直向上 Il
安培力的综合应用
类型一 安培力作用下的平衡问题
[例1] 如图所示,两平行金属导轨间距L=1 m,导轨与水平面成θ=37°,导 轨电阻不计.导轨上端连接有E=6 V,r=1 Ω的电源和滑动变阻器R.长度也 为L的金属棒ab垂直导轨放置且与导轨接触良好,金属棒的质量m=0.2 kg, 电阻R0=2 Ω,整个装置处在竖直向上磁感应强度为B=1.5 T的匀强磁场中, 金属棒一直静止在导轨上.(g取 10 m/s2, sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)求:
(1)当金属棒刚好与导轨间无摩擦力时,接入电路中的滑动变阻器的阻值 R多大; (2)当滑动变阻器接入电路的电阻为R=5 Ω时金属棒受到的摩擦力.
题干关键
导轨电阻不计
竖直向上的匀强磁场 金属棒刚好与导轨间无摩 擦 滑动变阻器接入电路的电 阻R=5 Ω 时
获取信息
电路的总电阻为电源内阻,金属棒电 阻和滑动变阻器接入电阻
C. mg sin θ,平行悬线向下 Il
B. mg tan θ,竖直向下 Il
D. mg sin θ,平行悬线向上 Il
解析:当所加磁场的磁感应强度最小时,金属棒平衡时所受的安培力 F 有最小 值.由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由力的矢量三角形可知,当安培 力与绳子的拉力垂直时安培力最小,如图所示,即 Fmin=mgsin θ.有 IlBmin= mgsin θ,得 Bmin= mg sin ,由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上.故 D
高中物理选修三 安培力的综合应用
答案：B
要点二 安培力作用下导体的平衡 1．在安培力作用下物体的平衡问题的求解和前面学习的共点 力平衡问题相似，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．需要注意的是在受力分析过程中不要漏掉安培 力．对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定． 2．解决安培力作用下物体的平衡问题，一般按以下步骤分析： (1)将立体图转化为平面图； (2)将题中的角度、电流方向、磁场方向标在图上； (3)按正确的顺序进行受力分析：重力、安培力、弹力、摩擦力 (注意 F 安⊥I，F 安⊥B)； (4)列式求解(合成法或正交分解法等)．
() A．为零 B．方向由向左变为向右 C．方向保持不变 D．方向由向右变为向左
解析：首先磁铁上方的磁感线从 N 极出发回到 S 极，是曲线， 直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中，电流的受力由左 上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到的力由 右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力 方向由向左变为向右，B 正确．
A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长 C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动
解析：因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸 引，弹簧就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下 来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．
答案：C
2．(多选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在 方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受 到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是( )
解析：A、C 对：根据左手定则，判断导线受到的安培力方向 向上，增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式 F＝BIL 知， 适当增大电流 I 或者保持电流 I 不变，适当增大 B，可使悬线中张 力为零．
要点二 安培力作用下导体的平衡 1．在安培力作用下物体的平衡问题的求解和前面学习的共点 力平衡问题相似，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．需要注意的是在受力分析过程中不要漏掉安培 力．对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向的确定． 2．解决安培力作用下物体的平衡问题，一般按以下步骤分析： (1)将立体图转化为平面图； (2)将题中的角度、电流方向、磁场方向标在图上； (3)按正确的顺序进行受力分析：重力、安培力、弹力、摩擦力 (注意 F 安⊥I，F 安⊥B)； (4)列式求解(合成法或正交分解法等)．
() A．为零 B．方向由向左变为向右 C．方向保持不变 D．方向由向右变为向左
解析：首先磁铁上方的磁感线从 N 极出发回到 S 极，是曲线， 直导线由 S 极的上端平移到 N 极的上端的过程中，电流的受力由左 上方变为正上方再变为右上方，根据牛顿第三定律磁铁受到的力由 右下方变为正下方再变为左下方，磁铁静止不动，所以所受摩擦力 方向由向左变为向右，B 正确．
A．弹簧向上收缩 B．弹簧被拉长 C．弹簧上下跳动 D．弹簧仍静止不动
解析：因为通电后，弹簧中每一圈的电流都是同向的，互相吸 引，弹簧就缩短，电路就断开了，一断开没电流了，弹簧就又掉下 来接通电路……如此通断通断，就上下跳动．
答案：C
2．(多选)如图所示，在方框中有一能产生磁场的装置，现在在 方框右边放一通电直导线(电流方向如箭头方向)，发现通电导线受 到向右的作用力，则方框中放置的装置可能是( )
解析：A、C 对：根据左手定则，判断导线受到的安培力方向 向上，增大安培力，可使悬线中张力为零，根据公式 F＝BIL 知， 适当增大电流 I 或者保持电流 I 不变，适当增大 B，可使悬线中张 力为零．
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。
安培力的综合应用
安培力的综合应用
兰大附中
贺宏银
一、基础知识巩固
安培力---磁场通电导线的作用 安培力---磁场通电导线的作用 --磁场对通电导线的作用力称安培力， 磁场对通电导线的作用力称安培力， 其大小为 F =BILsinθ， ， 其中θ表示 电流方向 其中 表示电流方向 与 磁感强度 表示 电流方向与 方向的夹角． 方向的夹角．
A
B
【典型题6】如下图所示，在倾角为 的光滑斜 典型题 】如下图所示，在倾角为θ的光滑斜 面上有一根水平方向的通电直导线恰好静止不 已知直导线长为L，质量为m， 动。已知直导线长为 ，质量为 ，通过的电 流为I，方向如图所示， 流为 ，方向如图所示，整个装置处在匀强磁 场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值B 场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值 1是多 它的方向是什么？ 少？它的方向是什么？如果还要使静止在斜面 上的通电直导线对斜面无压力， 上的通电直导线对斜面无压力，则匀强磁场的 磁感强度的最小值B 是多少？， ？，它的方向是什 磁感强度的最小值 2是多少？，它的方向是什 么？
【典型题 典型题5】在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金 典型题 在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金 属圆环， 属圆环，则两环的运动情况是 彼此相向运动， A. 彼此相向运动，具有大小相等的加速度 彼此相向运动， B. 彼此相向运动，电流大的加速度大 彼此相向运动， C. 彼此相向运动，质量小的速度大 D. 彼此背向运动，质量大的速度小 彼此背向运动，
【典型题8】左手定则的应用 典型题 】
1、在图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流 、在图中，标出了磁场 的方向 通电直导线中电流I 的方向、 的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向 的方向， 的方向，以及通电直导线所受磁场力 的方向，其中正 确的是（ 确的是（
兰大附中
贺宏银
一、基础知识巩固
安培力---磁场通电导线的作用 安培力---磁场通电导线的作用 --磁场对通电导线的作用力称安培力， 磁场对通电导线的作用力称安培力， 其大小为 F =BILsinθ， ， 其中θ表示 电流方向 其中 表示电流方向 与 磁感强度 表示 电流方向与 方向的夹角． 方向的夹角．
A
B
【典型题6】如下图所示，在倾角为 的光滑斜 典型题 】如下图所示，在倾角为θ的光滑斜 面上有一根水平方向的通电直导线恰好静止不 已知直导线长为L，质量为m， 动。已知直导线长为 ，质量为 ，通过的电 流为I，方向如图所示， 流为 ，方向如图所示，整个装置处在匀强磁 场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值B 场中，则匀强磁场的磁感强度的最小值 1是多 它的方向是什么？ 少？它的方向是什么？如果还要使静止在斜面 上的通电直导线对斜面无压力， 上的通电直导线对斜面无压力，则匀强磁场的 磁感强度的最小值B 是多少？， ？，它的方向是什 磁感强度的最小值 2是多少？，它的方向是什 么？
【典型题 典型题5】在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金 典型题 在光滑的水平杆上有两个通有同方向的金 属圆环， 属圆环，则两环的运动情况是 彼此相向运动， A. 彼此相向运动，具有大小相等的加速度 彼此相向运动， B. 彼此相向运动，电流大的加速度大 彼此相向运动， C. 彼此相向运动，质量小的速度大 D. 彼此背向运动，质量大的速度小 彼此背向运动，
【典型题8】左手定则的应用 典型题 】
1、在图中，标出了磁场B的方向、通电直导线中电流 、在图中，标出了磁场 的方向 通电直导线中电流I 的方向、 的方向，以及通电直导线所受磁场力F的方向 的方向， 的方向，以及通电直导线所受磁场力 的方向，其中正 确的是（ 确的是（
安培力的综合应用
一、知识点疏理《磁场》单元复习一、磁场的基本概念考点一磁场的概念例1．关于磁场和磁感线的描述，下列哪些是正确的( )A．磁感线从磁体的N 极出发到磁体的S 极终止B.小磁针放在通电螺线管内部，由于异名磁极互相吸引，其S 极指向螺线管的北极C.磁感线是互不相交的闭合曲线D．两条磁感线的空隙处不存在磁场考点二磁感应强度概念理解例2．下列说法正确的是( )A.一小段通电导线放在某处不受磁场力作用，则该处磁感强度为零B.由B＝F 可知，磁感强度大小与放入该处的通电导线的IL 的乘积成反比ILC.因为B= F ，故导线中电流越大，其周围磁感强度越小ILD.磁感强度大小和方向跟放在磁场中通电导线所受力的大小和方向无关解析：磁感应强度的定义式是在电流和磁场垂直的情况下得出的。
B 的大小由磁场本身决定，与F、IL 无关。
考点三安培定则应用例3．如图是一种利用电磁原理制作的充气泵的结构示意图。
其工作原理类似打点计时器。
当电流从电磁铁的接线柱 a 流入，吸引小磁铁向下运动时，以下选项中正确的是( )A.电磁铁的上端为N 极，小磁铁的下端为N 极B.电磁铁的上端为S 极，小磁铁的下端为S 极C.电磁铁的上端为N 极，小磁铁的下端为S 极D.电磁铁的上端为S 极，电磁铁的下端为N 极例4．如图3—2—3 所示，一束带负电粒子沿着水平方向向右飞过磁针正上方，磁针N 极将( ) A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．不动D．无法确定练习题1、根据下图中通电螺线管的南北极，标出小磁针的N 极和电源的“＋”极。
2、小磁针放在两通电螺线管之间，静止时处于如图所示的位置，请完成螺线管B 的绕线，并标出电流的方向。
3、．如图9－11 所示，两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I1 和I2，且I1>I2；a、b、c、d 为导线某一横截面所在平面内的四点，且a、b、c 与两导线共面；b 点在两导线之间，b、d 的连线与导线所在平面垂直．磁感应强度可能为零的点是( )图9－11A．a 点B．b 点C．c 点D．d 点4、若一束电子沿y 轴正向移动，则在z 轴上某点A 的磁场方向应是（）A．沿x 的正向B．沿x 的负向C．沿z 的正向D．沿z 的负向二、磁场对电流的作用安培力的综合应用：一、安培力作用下物体运动方向的判断方法：(1)电流元法：把整段通电导体等效为多段直线电流元，用左手定则判断出每小段电流元所受安培力的方向，从而判断整段导体所受合力方向，最后确定其运动方向。
安培力的应用
4、在磁场中的同一位置，先后引入长度相等的直导线 a 和 b，a、b 导线的方向均与磁场方向垂 直， 但两导线中的电流不同， 因此所受的力也不一样.下列几幅图象表现的是导线所受的安培力 F 与通过导线的电流 I 的关系.a、b 各自有一组 F、I 的数据，在图像中各描出一个点.在 A、B、 C、D 四幅图中，请判断描绘正确的是（ F F ） F F
解析：在定性讨论非匀强磁场中穿过某一个面的磁通量时，一般不直接用 Φ=BS，而是用穿过 该面积的磁感线条数的多少来判断 Φ 的大小。但同时要注意分析有无相反方向穿过的磁感线， 若有则应计算相互抵消后的磁通量。 由对称性可知，当导线框 abcd 从中央位置到 S 极一端的过程中，磁通量又越来越小。所以本 题的正确答案为“C”，即磁通量的变化为“先增大后减小” 答案：C 规律总结：磁通量指的是通过某个面的磁感线的净条数。特别注意“有来有往”的情况。
4、一个可自由运动的线圈 L1，和一个固定的线圈 L2 相互绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重 合，当两线圈通以如图 3-3-23 所示的电流时，则从左向右看，线圈 L1 将： （ A.不动； B.顺时针转动； C.逆时针转动； D.向纸内转动。 ）
5、正方形的导线圈放在通电导线附近，两者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活 动，如图 3-3-24 所示，当正方形导线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ A.不动； C.发生转动，同时离开导线 AB； B.发生转动，同时靠近导线 AB； D.靠近导线 AB； E.离开导线 AB。 ）
F IL
物理意义 单位 方向规定
描述电场强弱和方向的物理量 1
描述磁场强弱和方向的物理量 1T=1
N V =1 C m
N Am
规定电场中某点的电场强度的方向 跟正电荷在该点所受的静电力的方向相 同，是矢量。
相关主题