磁场对通电导线的作用(课堂实用).ppt

新课标高中物理选修31 1 第三章 磁场 演示：按照右图所示进行实验。 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 I B F 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 F I B F I B I B F F、B、I方向关系 B I F 示意图 安培力方向既与电流方向垂直 又与磁场方向垂直，即垂直于电流 和磁场所在的平面 左手定则：伸开左手,使拇指与 其余四个手指垂直,并且都与手 掌在同一平面内;让磁感应线从 掌心进入,并使四指指向电流的 方向，这时拇指所指的方向就 是通电导线在磁场中所受安培 力的方向 遵循左手定则 示意图 F I B F I B B B I F B I 判定以下通电导线所受安培力的方向 30 F F I I I B B B 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 用学过的知识加以判断 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 结论: FFF 同向电流 F 反向电流 （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方 向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应 强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 二、安培力的大小 即： F=ILB （2）平行时：F0 B I I B 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=ILB1F=ILBsin B2 B1 二、安培力的大小 将B1=Bsin代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 公式： F=ILBsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角 二、安培力的大小 对公式的理解 ： 不仅与B、I、L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 只适用匀强磁场 1.I与B不垂直，分解B或把L朝垂直B方向投影 2.导线不是直线，找导线的有效长度 （首尾连接的直线） 3.只有一部分导体在磁场中或 者只有一部分通电 问题:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可 以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线 有何要求？ B I F 例1、如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在 磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导 线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动 情况将是( ) A静止不动 B向纸外平动 CN极向纸外，S极向纸内转动 DN极向纸内，S极向纸外转动 C C 例2、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由 运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体， 导体AB将（AB的重力不计） A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 C、顺时针转动，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动 N S N S I F F NS F A、逆时针转动，同时向下运动 向外 向里 F 例5、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 B b a z x y B O B a b F B B F B x y a b 三、磁电式电流表 1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁 、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁 芯（软铁制成）。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 . 问题电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的. 所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长 线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置， 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. 在以铁芯为中心的圆圈上， 各点的磁感应强度B的大小是相等的. 该磁场并非匀强磁场 问题该磁场是否匀强磁场？ 问题该磁场的特点？ 2、电流表的工作原理 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管 通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当 电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力 ，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋 弹簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其大小 随线圈转动的角度增大而 增大，当这种阻碍力矩和 安培力产生的使线圈转动 的力矩相平衡时，线圈停 止转动。 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而 线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大 ，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指 针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强 弱。 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的 方向也随之改变，指针的偏转方向也发生变化 ，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电 流的方向。 表盘的刻度均匀，I 例6、关于磁场对通电直导线的作用力,下列说 法正确的是( ) A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于 由B和I所确定的平面 BCDBCD 例7、磁场中某处的磁感线如图所示( ) A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小 a b B B 例8、如图所示，通电直导线A与贺形通电导线 环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的 电流时,通电直导线受到水平向 的安培 力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改 变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平 向 . A I B I 右右 右右 例9、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 A 例10、把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来 ,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它 组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的 现象 是( ) A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动 S C C 例11、如图所示，导线abc为垂直折线,其中电 流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂 直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受 安培力的大小和方向. a bc 例12、如图所示，将通电导线圆环平行于纸面 缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的 匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过 程中,所受的安培力大小变化是( ) B A.逐渐变大 B.先变大后变小 C.逐渐变小 D.先变小后变大 I B B 例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由 运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体， 导体AB将（AB的重力不计） A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 C、顺时针转动，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动 v2。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受 安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一 般位置。 N S N S I F F NS F A、逆时针转动，同时向下运动 向外 向里 v3。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条 形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺 线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。 例.如图在条形磁铁N极处悬挂 一个线圈，当线圈中通有逆时 针方向的电流时，线圈将向哪 个方向偏转？ 从上向下看逆时针转动的 同时向左摆动 4。利用平行电流相互作用分析法：同向平 行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥 。两个电流总有作用到方向相同且 靠近的趋势。 自由 固定 F F 例：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在 磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且 垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的 电流后，判断线圈如何运动？ 向左摆动 例题：如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈， 磁铁水平放置，其轴线与线