第一章磁場第2節(jié)

安培力的應用電磁炮是利用電磁發(fā)射技術制成的一種先進動能殺傷武器，利用電磁系統中磁場產生的安培力來對金屬炮彈進行加速。除了電磁炮，安培力還有哪些應用呢？學習目標1.理解利用安培力制作電流天平的具體方式；2.理解利用安培力制作磁電式電表的操作原理；3.理解利用安培力制作一個簡單的直流式電動機的實現途徑。

對于較難直接測量的安培力和磁感應強度，人們同樣運用等效替代法，結合安培力的相關知識和現代電子技術，設計出了如圖所示的電流天平。

普通天平是應用杠桿原理把被測物與已知質量的砝碼進行力學平衡，利用等效替代法測量出被測物體的質量。電流天平一、電流天平

如圖所示是等臂電流天平的原理圖。在天平的右端掛一矩形線圈，設線圈匝數為n

，底邊cd長L，放在待測勻強磁場中，線圈平面與磁場垂直，磁場方向垂直于紙面向里。

（1）設磁感應強度為B

，當線圈中通入如圖所示方向的電流I

時，在天平左、右兩邊加上質量分別為m1、m2的砝碼使天平平衡；問題1：線圈所受安培力的方向是怎樣的？大小怎樣表示？問題2：根據共點力平衡知識，天平平衡時，應滿足什么樣的關系？方向：豎直向上大小：F安=nBIL

（2）保持線圈中電流的大小不變，使電流方向反向，通過在天平左盤加上質量m為的砝碼使天平再次平衡。問題1：此時，線圈所受安培力的方向又是怎樣的？大小怎樣表示？問題2：根據共點力平衡知識，此時，又應滿足什么樣的關系？方向：豎直向下大小：F安=nBIL電流天平常用于實驗室中測量兩平行通電導體之間的相互作用力和磁感應強度。綜合以上兩式可得磁感應強度測量值:

如圖所示是磁電式電表內部結構示意圖。主要部件：蹄形磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧等二、磁電式電表

蹄形磁鐵與鐵芯間的磁場可看做是均勻輻射分布的，無論通電線圈轉到什么位置，線圈的平面總與磁場方向平行。

【思考問題】

（1）線圈的轉動是怎樣產生的？

（2）線圈為什么不能一直轉動下去？電流通過線圈時，線圈左右兩邊受到的安培力的方向相反磁場力矩與游絲的反作用力矩相等時，電表指針漸漸停下來

（3）為什么指針偏轉角度的大小可以說明被測電流的強弱？電流越大，安培力越大，螺旋彈簧的形變也就越大。

（4）能否通過電表指針的偏轉方向判斷通過電表電流的方向？電流方向改變，安培力的方向隨之改變，電表指針偏轉的方向也隨之改變。

蹄形磁鐵與鐵芯間的磁場可看做是均勻輻射分布的，無論通電線圈轉到什么位置，線圈的平面總與磁場方向平行。

（5）磁電式電流電流刻度為什么是均勻的？電流強度與指針偏轉角度成正比

（6）磁電式電表的優(yōu)點有哪些？

（7）磁電式電表的缺點有哪些？

（8）使用磁電式電表來測量較大的電流時，應當怎樣做？

蹄形磁鐵與鐵芯間的磁場可看做是均勻輻射分布的，無論通電線圈轉到什么位置，線圈的平面總與磁場方向平行。若要利用磁電式電表測量較大的電流值，需要根據電表改裝方法擴大其量程。磁電式電表靈敏度高，能夠測出很弱的電流缺點是線圈的導線很細，只允許通過很弱的電流。生活中裝配了直流電動機的設備原理：利用安培力使通電線圈轉動能量轉化：電能轉化成機械能三、直流電動機

如圖所示是直流電動機的內部結構示意圖。主要部件：蹄形磁鐵、線圈、電刷和換向器（1）當線圈位于如圖所示的四種狀態(tài)時，所受安培力的情況如何？(a)換向換向（2）直流電動機的線圈是如何實現連續(xù)不停地朝一個方向轉動的？換向器的作用：改變線圈中電流流入的方向，保證線圈沿同一方向持續(xù)轉動下去。（3）直流電動機的優(yōu)點是什么？直流電動機的優(yōu)點是只需改變輸入電流的大小，就能夠直接調節(jié)電動機的轉速，而輸人電流的大小是較容易改變的，因此，直流電動機常被應用于需要調速的設備。1.關于磁電式電流表，下列說法中正確的是（）A．磁電式電流表的工作原理是安培力對通電導線的加速作用B．磁電式電流表的工作原理是安培力對通電導線的轉動作用C．磁電式電流表的優(yōu)點是靈敏度高，可以測出很弱電流D．磁電式電流表的缺點是線圈的導線很細，允許通過的電量很弱BC2.實驗室經常使用的電流表是磁電式電流表。這種電流表的構造如圖甲所示。蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的。當線圈通以如圖乙所示的穩(wěn)恒電流（b端電流流向垂直紙面向內），下列說法正確的是（）A．當線圈在如圖乙所示的位置時，b端受到的安培力方向向上B．線圈轉動時，螺旋彈簧被扭動，阻礙線圈轉動C．線圈通過的電流越大，指針偏轉角度越小D．電流表表盤刻度均勻BD3.如圖所示，一小段通電直導線放置在粗糙的水平面上處于靜止狀態(tài)，電流方向垂直紙面向里?，F把一條形磁鐵控制在導線的正上方成水平狀態(tài)，中點與導線的連線（虛線）正好沿豎直方向，下列說法正確的是（??）A．放上磁鐵后，地面對導線產生摩擦力B．放上磁鐵后，地面對導線的支持力仍然等于重力C．若把磁鐵沿豎直方向向上移動，地面對導線的支持力越來越小D．若把磁鐵水平向右移動一小段距離，導線仍處于靜止狀態(tài)，則地面對導線的摩擦力向右C