高二物理选修3-1磁场对通电导线的作用.ppt

3.4-磁场对通电导线的作用,一.安培力,1.定义：通电导线在磁场中受到的力,2.方向：,左手定则,左手定则,伸开左手，使拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，让磁感线穿过掌心，并使四指指向电流方向，那么拇指所指的方向就是通电导线所受的安培力的方向。,安培力方向与磁场方向和电流方向有什么关系？,判定以下通电导线所受安培力的方向,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。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测.,电流方向相同时，将会吸引;电流方向相反时，将会排斥。,?,分析：,电流方向相同,电流方向相反,问题：在匀强磁场B中，通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线上的电流为I，导线所受安培力F应怎样求？,二、安培力的大小：（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。即：F=ILB,平行呢？,（2）平行时：F0,如果既不平行也不垂直呢？,二、安培力的大小：,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，将B1=Bsin代入得：F=ILBsin,B2,B1,二、安培力的大小：（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。即：F=ILB,（2）平行时：F0,（3）公式：,F=ILBsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,在中学阶段，F=ILBsin仅适用于匀强磁场,例题：如图所示，直角三角形ABC组成的导线框内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，AC40cm，求三角形框架各边所受的安培力。,例题：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度B：（）,A、B10TB、B10TC、B10TD、不能确定,B,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,例题：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,4、磁场对通电导线的作用力（二）,复习：,1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？,2、安培力的大小如何计算？,3、在运用安培力公式时应注意什么？,解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势,例题,N,S,I,F,F,N,S,F,（1）绳子拉力_(变大,变小,不变)（2）桌面对磁铁的支持力_（3）桌面对磁铁的摩擦力_(有,无).,变大,变小,无,桌面对磁铁的摩擦力_(有,无)方向_.,有,水平向右,巩固练习,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？,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，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？,E,例：在倾斜角为的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为_.,X,引申1：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_,方向_.,引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为_,方向_.,X,G,N,F,B,mgsin=BIL,B=mgsin/IL,mg=BILB=mg/IL,X,G,F,B,三、磁电式电流表,1、磁电式电流表由哪些基本部分组成？最基本的是哪些部分？2、这些基本组成部分哪些是可以动的？哪些是固定的？3、各个部分起到什么作用？4、你可以简述磁电式电流表的工作原理吗？,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）。,最基本的是磁铁和线圈。,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.问题什么是均匀辐向分布呢？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.该磁场并非匀强磁场，但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.,关于电流表的工作原理，请思考,线圈的转动是怎样产生的?线圈为什么不一直转下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱?如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向?使用时要特别注意什么?,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。,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。