知識回顧安培力的方向安培力的大小左手定則F=ILB.sinθ磁電式電流表直流電動機安培力在生活、生產(chǎn)和科研中有著廣泛的應用電磁炮§

1.2安培力的應用

第一章

磁場對電流的作用一、直流電動機如圖所示是直流電動機的內部結構示意圖和工作原理主要部件：磁體、線圈、滑環(huán)（換向器）、電刷等組成(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(xiàn)連續(xù)不停地朝一個方向轉動的？通過換向器改變線圈中電流的方向，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：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。（4）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1．定義：利用電磁系統(tǒng)中的安培力發(fā)射彈丸的一種先進的動能殺傷性武器，也叫軌道炮。二、電磁炮2．原理：電流通過導軌A、B和彈丸，在導軌間形成強磁場，彈丸受到安培力的作用在導軌上以很大的加速度加速運動并發(fā)射出去。3．分類：分為電磁軌道炮、電磁線圈炮和重接炮三類。4．優(yōu)點：重量輕、安全穩(wěn)定、射程遠、高精度等電磁炮可以看出來，電磁炮的原理并不復雜，為什么在過去的實戰(zhàn)中我們很少見到它的身影呢？它的主要技術難點會在哪里？技術難題：電磁炮需要解決散熱冷卻、炮管材料強度、炮彈精度等問題。例如，電磁炮在發(fā)射過程中會產(chǎn)生大量熱能，需要有效的散熱系統(tǒng)；炮管和加速軌道需要承受極高電流和壓力，這對材料要求極高。討論交流電源需求：電磁炮需要巨大的電力供應，主要是要求電源在極端的時間里為電磁炮提供巨大的能量，因此必須附有復雜的儲能設備及轉換開關。這在艦船上是一個重大挑戰(zhàn)。美國海軍在電磁炮項目上的失敗部分原因就是無法解決連續(xù)作戰(zhàn)時的供電問題。成本問題：盡管電磁炮的炮彈成本低廉，但整個系統(tǒng)的研發(fā)和維護成本非常高昂。美國在電磁炮項目上的投入巨大，但最終因成本和技術問題放棄了該項目。

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、螺旋彈簧等三、磁電式電流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?！舅伎紗栴}】（1）線圈的轉動是怎樣產(chǎn)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（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？若要利用磁電式電表測量較大的電流值，需要根據(jù)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磁電式電表的靈敏度較高，如果僅通過較小的電流就能使磁電式電表指針有顯著的偏轉，我們就認為該電表有較高的靈敏度。試根據(jù)磁電式電表的設計原理，簡要列舉提高磁電式電表靈敏度的辦法，并說明相應的理由。

方法一：增加線圈匝數(shù)

方法二：增強電流計中永久磁鐵的磁感應強度

方法三：換用彈性較小的游絲

方法四：增大線圈面積

四、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(xiàn)代電子技術，設計出了如圖所示的電流天平電流天平建模：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(shù)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；（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；

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B例．如果把上述情境中的線圈換成如圖所示的四種不同形狀的線圈，其中通電線圈匝數(shù)相同，變成MN相等，將它們分別掛在天平的右臂下方。線圈中通有大小相同的電流，天平處于平衡狀態(tài)。若磁場發(fā)生微小變化，哪一種天平最容易失去平衡？由此說明了什么？MMMMNNNN(a)(b)(c)(d)例．某電子天平原理如圖所示，E形磁鐵的兩側為N極，中心為S極，兩極間磁感應強度的大小均為B，磁極寬度均為L。忽略邊緣效應，一正方形線圈套于中心磁極，其骨架與秤盤連為一體，線圈兩端C、D與外電路連接。當質量為m的重物放在秤盤上時，彈簧被壓縮，秤盤和線圈一起向下運動（骨架與磁極不接觸），隨后外電路對線圈供電，秤盤和線圈恢復到未放重物時的位置并靜止。此時根據(jù)對應的供電電流I，可確定重物的質量。已知線圈匝數(shù)為n，線圈電阻為R，重力加