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文档简介
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。
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