磁场对电流的作用2.ppt

第四节 磁场对通电导线的作用力,安培力方向,演示实验:,改变,改变,不变,交换磁极位置,改变电流方向,受力方向,受力方向,通电导线在磁场中所受安培力F的方向，与电流I、磁感应强度B的方向都有关，且F与B、I都垂直.,F、B、I方向关系,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,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,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,【例1】 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是 A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行 B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行 C既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直 D既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直,答案C,30,I,I,I,B,B,B,【例2】画出图中安培力的方向。,画出图中通电导线棒所受安培力的方向。,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。,结论:,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),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,【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?,【例4】说说下面各图的有效长度,【例5】如图所示，L=0.2cm，I=0.2A，B=0.5T，求该导线所受安培力是多大？方向如何？,大小为110-4N,如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？,M,N,2A，方向从M到N,小结:安培力-磁场通电导线的作用,2、安培力的大小特点：,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,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,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。,.,ks5u精品课件,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,三、磁电式电流表的特点,1、表盘的刻度均匀，I。 2、灵敏度高，但过载能力差。 3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。,以下为习题课,电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动,2 、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,N,S,导线将如何运动？,练习1、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,练习2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,练习3 ：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,1 、如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条宽L