1.2安培力的應(yīng)用（課件）-高二物理（教科版2019選擇性必修第二冊）

第二節(jié)安培力的應(yīng)用教科版（2019）高中物理選擇性必修第二冊@HY第一章磁場對電流的作用磁電式電流表直流電動機(jī)安培力在生活、生產(chǎn)和科研中有著廣泛的應(yīng)用新課引入直流電動機(jī)電磁炮電磁炮電流表如圖所示是直流電動機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。主要部件：磁體、線圈、滑環(huán)（換向器）、電刷等組成活動探究新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表(1)當(dāng)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)換向換向新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表（2)直流電動機(jī)的線圈是如何實現(xiàn)連續(xù)不停地朝一個方向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動下去。（3)直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是什么？直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是只需改變輸入電流的大小，就能夠直接調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，而輸人電流的大小是較容易改變的，因此，直流電動機(jī)常被應(yīng)用于需要調(diào)速的設(shè)備。新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表電磁炮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(jìn)的動能殺傷性武器，也叫軌道炮。2．分類：分為電磁軌道炮、電磁線圈炮和重接炮三類。3．優(yōu)點(diǎn)：重量輕、安全穩(wěn)定、射程遠(yuǎn)、高精度等4．原理：電流通過導(dǎo)軌A、B和彈丸，在導(dǎo)軌間形成強(qiáng)磁場，彈丸受到安培力的作用在導(dǎo)軌上以很大的加速度加速運(yùn)動并發(fā)射出去。新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表談?wù)摻涣骺梢钥闯鰜?，電磁炮的原理并不?fù)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(shù)難點(diǎn)會在哪里？技術(shù)難題：電磁炮需要解決散熱冷卻、炮管材料強(qiáng)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。能源需求：電磁炮需要巨大的電力供應(yīng)，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(hù)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(shù)問題放棄了該項目。新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表

如圖所示是磁電式電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。主要部件：蹄形磁鐵、鐵芯、線圈、螺旋彈簧等觀察思考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(zhuǎn)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(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的？（2）線圈為什么不能一直轉(zhuǎn)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新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表（3）為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強(qiáng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)到什么位置，線圈的平面總與磁場方向平行。新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表（5）磁電式電流電流刻度為什么是均勻的？

電流強(qiáng)度與指針偏轉(zhuǎn)角度成正比（6）磁電式電表的優(yōu)點(diǎn)有哪些？（7）磁電式電表的缺點(diǎn)有哪些？（8）使用磁電式電表來測量較大的電流時，應(yīng)當(dāng)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(zhuǎn)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(jù)電表改裝方法擴(kuò)大其量程。磁電式電表靈敏度高，能夠測出很弱的電流缺點(diǎn)是線圈的導(dǎo)線很細(xì)，只允許通過很弱的電流。新課引入直流電動機(jī)電磁炮電流表ACD1、(多選)幾位同學(xué)課后討論直流電動機(jī)時，有下面幾種說法，你認(rèn)為正確的是(

)A、直流電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B、直流電動機(jī)的電源是直流電，線圈中的電流方向是不變的C、直流電動機(jī)中的換向器是由彼此絕緣的兩個金屬半圓環(huán)制成的D、直流電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是容易改變轉(zhuǎn)動方向，可以連續(xù)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動速度課堂練習(xí)2、(多選)關(guān)于磁電式電流表內(nèi)的磁體和鐵芯之間的均勻輻向分布的磁場，下列說法正確的是(

)A．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小處處相等，方向相同B．該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向處處相同，大小不等C．使線圈平面始終與磁感線平行D．該磁場中距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小都相等CD課堂練習(xí)3.(多選)如圖，電磁炮是一種新型的炮彈發(fā)射裝置，根據(jù)磁場對電流會產(chǎn)生作用力的原理,下列結(jié)論中正確的是(

)A.要使炮彈沿導(dǎo)軌向右發(fā)射，必須通以自M向N的電流B.要想提高炮彈的發(fā)射速度，可適當(dāng)增大電流C.要想提高炮彈的發(fā)射速度，可適當(dāng)減少磁感應(yīng)強(qiáng)度D.使電流和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向同時反向，炮彈的發(fā)射方向亦將隨之反向AB

課堂練習(xí)4、電磁炮是一種理想的兵器，其原理如圖所示，利用此裝置可以把質(zhì)量為2.2g的彈體(包括金屬桿CD的質(zhì)量)加速到v=10km/s。若這種裝置的軌道寬L=2m，長s=100m，通過的電流為I=10A，忽略軌道摩擦。(1)軌道間所加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？(2)磁場力的最大功率P為多少?解：(1)彈體運(yùn)動的加速度

由2as＝v2，得a＝

v2/2s

＝5×105

m/