通电导线在磁场受到的力.ppt

第四节 磁场对通电导线的作用力,梅川高中 卢青,复习,通电导线受到的磁场力与哪些因素有关？,当通电导线与磁场垂直时，,演示实验：按照图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。,通电导线在磁场中受到的力称为安培力,一、安培力的方向,2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。,一.安培力的方向,左手定则：伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。,I,安培力F 的方向总是垂直于电流I 与磁感应强度B 所确定的平面,B,F,B,30,I,I,I,B,B,B,画出图中安培力的方向。,在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图,问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用,用学过的知识加以分析,同向电流相互吸引。,反向电流相互排斥。,现象:,同向电流,反向电流,二.安培力的大小,1.当电流与磁场方向垂直时:,F = ILB (BL),2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零,问题:如果既不平行也不垂直呢？,把磁感应强度B分解为两个分量：,一个分量与导线垂直 B1=Bsin,另一分量与导线平行 B2=Bcos,平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定,即F=ILB1,F=ILBsin,将B1=Bsin代入得,通电直导线与磁场方向不垂直的情况,3.当电流与磁场方向夹角为时:,3.当电流与磁场方向夹角为时:,F = ILBsin (为B与L的夹角),【例3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边，此时电流I受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向怎样？如果电流沿ab边从a到b，ab边受安培力多大？,如果是一闭合回路 受力又是多少?,Fb,Fa,有效L,F=0,【例4】说说下面各图的有效长度,对公式的理解,不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关,L是有效长度，不一定是导线实际长度,三. 磁电式电表,如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来,(1) 猜想一下，盐水转动的方向， 并实际做一做实验来验证 (2) 探究盐水旋转的原因,做一做,答案： (1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转 (2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转,小结：安培力的大小特点：,1.不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关,2.L是有效长度，不一定是导线实际长度,3.安培力、磁感强度、电流三者方向关系,安培力的方向总垂直于电流和磁感线所确定的平面,已知F和B的方向，当导线的位置确定时，可唯一确定电流I的方向,已知电流I和B的方向，可用左手定则唯一确定F的方向,已知F和I的方向，磁感强度B的方向不能唯一确定,N,S,导线将如何运动？,电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动,B,B1,B2,B1,B2,1 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M的电流，则( ) A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用,拓展：要是放在靠N极较近的地方呢？磁铁对桌面的压力又会怎样呢？受不受摩擦力呢？,2、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将（ ） A、顺时针方向转动，同时靠近导线AB B、顺时针方向转动，同时离开导线AB C、逆时针方向转动，同时离开导线AB D、逆时针方向转动，同时靠近导线AB,A,结论：两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势,3.通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内，电流方向如图所示，ab边与NM平行。关于MN的磁场对线框的作用，下列叙述正确的是（ ） A、线框有两条边所受的安培力方向相同； B、线框有两条边所受的安培力大小相同； C、线框所受安培力的合力朝左； D、cd所受安培力对ab边的力矩不为零；,正确答案：B、C,4.如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭合开关S后，线框运动情况应为（ ） Aab向外，cd向里转动且向M靠拢 Bab向里，cd向外转动且远离M Cad向外，bc向里转动且向M靠拢 Dad向里，bc向外转动且远离M,A,等效：将通电螺线管等效成条形磁铁，通电线框等效成小磁针。,1 、如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L0.5m的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为m0.2kg的金属棒ab，电源电动势E12V，内阻r0.3，磁场方向垂直轨道所在平面，B0.8T。欲使棒ab在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻R应为多大？（g取10m/s2，其它电阻不计）,力电应用,解：对通电导线作受力分析,得：,力电应用,而由安培力公式得：,在闭合电路当中,则,例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( ),（A）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小 （C）适当增大磁场 （D）将磁场反向并适当改变大小,AC,如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会 ( ),A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩,纵向,A,如图所示，天平右臂下面挂有一个矩形线圈宽为L，共N匝， 线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里利用这 架天平如何测定磁场的磁感应强度 (1)写出测量方法 (2)磁感应强度的表达式B_(用测量的物理量表示),解析： (1)在线圈中通入沿逆时针