湖南省新田县第一中学高中物理 3.4磁场对通电导线的作用1课件 新人教版选修31.ppt

第三章磁场 第四节磁场对通电导线的作用力 复习检测 1 常见几种磁场的分布 2 磁通量 1 磁通量的变化 磁通量变化 2 1是某两个时刻穿过某个平面s的磁通量之差 即 取决于末状态的磁通量 2与初状态磁通量 1的代数差 磁通量的变化一般有三种形式1 b不变 有效面积s变化2 b变化 s不变3 b和s同时变化 2 如图所示 一矩形线框 从 abcd位置移动到a b c d 位置的过程中 关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是 线框平行于纸面移动 a 一直增加b 一直减少c 先增加后减少d 先增加 再减少直到零 然后再增加 然后再减少 a d c b a b d c d 3 如图所示 框架面积为s 框架平面与磁感应强度为b的匀强磁场方向垂直 则穿过平面的磁通量为 若使框架绕oo 转过60度角则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过90度角 则穿过线框平面的磁通量为 若从初始位置转过180度角 则穿过线框平面的磁通量变化为 bs bs 2 0 2bs 4 如图所示 两根非常靠近且互相垂直的长直导线 当通以如图所示方向的电流时 电流所产生的磁场在导线所在平面内的哪个区域内方向是一致且向里的 a 区域ib 区域 c 区域 d 区域 a 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 规律探究 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 b i方向关系 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 f b i方向关系 遵循左手定则 判定以下通电导线所受安培力的方向 30 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 同向电流 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 即 二 安培力的大小 2 平行时 f 0 问题 如果既不平行也不垂直呢 磁电式电流表 1 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 电表中磁场分布有何特点呢 电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 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动 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 表盘的刻度均匀 i 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 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c n极向纸外 s极向纸内转动d n极向纸内 s极向纸外转动 c 两条导线互相垂直 但相隔一小段距离 其中ab固定 cd可以自由活动 当通以如图所示电流后 cd导线将 a 顺时针方向转动 同时靠近abb 逆时针方向转动 同时离开abc 顺时针方向转动 同时离开abd 逆时针方向转动 同时靠近ab a b c d d 0 0 02n水平向右 0 02n垂直导线斜向左上方 将长度为20cm 通有0 1a电流的直导线放入一匀强磁场中 电流与磁场的方向如图所示 已知磁感应强度为1t 试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向 i b i b 30 i b 如图所示 直角三角形abc组成的导线框内通有电流i 1a 并处在方向竖直向下的匀强磁场b 2t中 ac 40cm 求三角形框架各边所受的安培力 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 a b 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 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 bcd 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 ba bbb a b两处的磁感应强度的大小不等 ba bbc 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 b 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 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 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 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 b c 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 如图所示 mn是一条水平放置的固定长直导线 导线中通有大小为i1 方向如图所示的电流 p是一个通有电流i2的 与mn共面的金属圆环 圆环p在磁场作用下将 m i1 p a 沿纸面向上运动b 沿纸面向下运动c 上半部垂直纸面向外 下半部垂直纸面向里转动d 上半部垂直纸面向里 下半部垂直纸面向外转动 i2 n b 如图所示 一根有质量的金属棒mn 两端用细软导线连接后悬于a b两点 棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中 棒中通有电流 方向从m流向n 些时悬线上有拉力 为了使拉力等于零 可以 a 适当减小磁感应强度b 使磁场反向c 适当增大电流d 使电流反向 m n a b c 如