选择性必修 第二册安培力的应用课文内容ppt课件

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1.分类:分为电磁轨道炮、电磁线圈炮、重接炮三类。2.电磁轨道炮(1)原理示意图 
知识点 2 电磁炮
(2)工作原理当两金属导轨接入电源时,强大的电流I在两导轨间产生竖直向上的强磁场,弹丸受到水平向 右的安培力,以很大的加速度做加速运动,最终高速发射出去。3.特点:弹丸体积小,重量轻,飞行时的空气阻力很小,因而发射稳定性好,初速度大,射程远。
1.构造:永磁体、线圈、指针、铁芯、游丝、极靴、刻度盘、机械调零螺旋等。2.原理(1)当被测电流流入线圈时,线圈受安培力作用而转动,如图所示。线圈的转动使游丝扭转变 形,产生阻碍线圈转动的效果。 
知识点 3 电磁式电流表
(2)当安培力产生的作用与游丝形变产生的阻碍达到平衡时指针便停留在某一刻度。(3)根据线圈偏转角度的大小,可以确定被测电流的大小;根据线圈偏转的方向,可以知道被测 电流的方向。3.灵敏度　　灵敏度指单位电流下指针的偏转角。由于偏转角θ= ,可得 = ,由此可知提高灵敏度的方法有:增加线圈匝数N、增大线圈面积S、增强磁感应强度B或减小游丝的扭转弹 性系数k。4.优、缺点(1)优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流。(2)缺点:对过载很敏感,如果通过的电流超过允许值,很容易被烧坏。
知识辨析1.如图所示的转子为n匝、长L、宽d的矩形线圈。当线圈中通有恒定电流I,转子绕线圈平面 内垂直于磁场的轴OO',由图示位置顺时针(从a看向b)转过θ角(转动过程中线圈平面与磁场 方向始终平行,ab所在位置处的磁感应强度的大小视为B),则此时ab边中的电流沿什么方向, ab边所受安培力大小是多少? 2.如图所示为电磁轨道炮的工作原理图,电磁轨道炮发射过程中,弹丸的动能是由什么能转化
而来的?电流越大,磁场越强,同一弹丸获得的初速度越大吗? 3.磁电式电流表内部的磁场有什么特点？
一语破的1.由图示位置顺时针转动,知ab边所受安培力方向向上,根据左手定则可判断电流方向由a →b;由于磁场方向与ab边垂直,线圈为n匝,故F=nBIL。2.电磁轨道炮发射过程中,弹丸在安培力的作用下发射出去,故弹丸的动能是由电能转化而来 的;电流越大,磁场越强,安培力越大,安培力做功越多,同一弹丸获得的初速度越大。3.磁电式电流表内部是辐向磁场,不是匀强磁场,磁场内,以铁芯为圆心的同一圆周上的任何 位置,磁感应强度的大小都相等,方向总是沿着半径方向。
定点 1 安培力作用下导体运动方向的判断
 1.安培力作用下导体的动力学问题　　安培力与重力、弹力、摩擦力一样,会使通电导体在磁场中转动或加速,解决在安培力 作用下导体的动力学问题可以归纳为“电学问题,力学方法”,首先对研究对象进行受力分 析,然后分析通电导体的运动情况,再根据牛顿第二定律列方程求解。注意受力分析时不要 漏掉安培力,可以选定观察角度画好平面图,标出电流方向和磁场方向,然后利用左手定则判 断安培力的方向。2.安培力作用下的功能问题由于物体可以在安培力作用下转动、加速等,因此也会涉及做功问题。不同性质的力做功原 理不同,但做功的本质都是由一种形式的能转化为其他形式的能。求解安培力作用下的功能 问题时,要注意以下几点:
定点 2 安培力作用下的动力学问题和功能问题
(1)首先弄清安培力是恒力还是变力,注意安培力做功与路径有关,这一点与重力、电场力做 功不同。(2)安培力做功的实质是能量转化。安培力做正功,是将电源的能量传递给通电导体后转化 为导体的动能或其他形式的能。安培力做负功即克服安培力做功,是将其他形式的能转化为 电能后储存起来或转化为其他形式的能。(3)通常要结合动能定理、功能关系、能量守恒定律等来求解。
典例 我国自主研制的一种用于消防的新型电磁炮试验成功。如图所示为电磁炮工作原理的 简化示意图,炮管简化为两根平行金属导轨M、N,导轨长度L=14.4 m,间距d=0.5 m,导轨间有 垂直于导轨平面的匀强磁场,装有弹体的导体棒ab垂直放在导轨的最左端,且始终与导轨接 触良好,导体棒ab(含弹体)质量m=1 kg、电阻R=0.8 Ω,可控电源的内阻r=0.2 Ω,导轨电阻不 计。某次试验中,电源提供大小恒为I=2×103 A的电流【1】,导体棒ab向右运动的加速度【2】为5× 104 m/s2,空气阻力和摩擦阻力均忽略不计。 
(1)若导体棒中的电流方向从a到b,求磁感应强度B;(2)求导体棒ab离开导轨时的速度大小;(3)成功发射一枚电磁炮,共需消耗多少电能【3】?
信息提取    【1】通电后导体棒ab受安培力的作用。【2】画出受力分析图,安培力提供加速度,利用牛顿运动定律解决。【3】消耗的电能转化为导体棒的动能和电路产生的内能。
解析    (1)导体棒向右加速,对导体棒受力分析,可知安培力提供加速度,得F安=ma(由【1】 【2】【5】得到),又F安=BId,得磁感应强度B=50 T,安培力向右,电流方向从a到b,根据左手定则,可得磁感应强度垂直于导轨平面向下(由【4】 得到)。(2)电磁炮在导轨上做匀加速直线运动,可得v2-0=2aL,故导体棒ab离开导轨时的速度v=1 200 m/s。(3)发射一枚电磁炮所用时间t= =2.4×10-2 s,电路中产生的焦耳热Q=I2(R+r)t=9.6×104 J,电磁炮离开导轨时所获得的动能