辽宁省北票市高中物理 第3章 磁场 3.4 通电导线在磁场中受到的力课件 新人教版选修31.ppt

4通电导线在磁场中受到的力 定义 磁场对电流的作用力称为安培力 是为了纪念安培而命名的 实验表明 通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关 问题 安培力的方向与什么因素有关呢 一 安培力的方向 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图 针对训练1 试画出下列各图中安培力的方向 如图所示 两条平行的通电直导线之间会发生相互作用 为什么会出现这样的现象 请使用刚学过的知识解释本实验结果 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 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 2 导线与磁场平行时 二 安培力的大小 问题 当磁感应强度b的方向与导线方向成 时 导线受到的安培力多大呢 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 安培力的大小 公式 f ilbsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角 注 在中学阶段 此公式仅适用于匀强磁场 安培力的大小 针对训练2 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下图所示 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 解析 由左手定则和安培力的计算公式得 1 因导线与磁感线平行 所以安培力为零 2 由左手定则知 安培力方向垂直导线水平向右 大小f bil 1 0 1 0 2n 0 02n 3 安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上 大小f bil 0 02n 答案 1 0导线与磁感线平行 2 0 02n安培力方向垂直导线水平向右 3 0 02n安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上 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 三 磁电式电流表 电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的 即沿直径方向分布 如图所示 这样的构造使得线框在转动过程中 其平面始终与磁场平行 即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直 电流表的构造 电流表的工作原理 如图所示 当电流通过线圈时 线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下 使线圈绕轴线转动 从而使螺旋弹簧被扭动 当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时 线圈才停止转动 由于安培力与电流成正比 当线圈中流入的电流越大时 线圈上产生的安培力越大 线圈和指针转过的角度也越大 因此 根据指针偏转角度的大小 可以知道被测电流的强弱 由左手定则可知 当流入线圈中的电流方向改变时 线圈上产生的安培力的方向也改变 从而使线圈和指针偏转的方向也改变 所以 根据指针偏转的方向 可以知道被测电流的方向 电流表的工作原理 电流表的特点 1 灵敏度高 可以测量很弱的电流 但是绕制线圈的导线很细 允许通过的电流很小 2 电流和安培力成正比 所以电流表的刻度是均匀的 3 电流方向改变 安培力方向也改变 线圈朝相反方向转动 如图所示 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极 沿边缘内壁放一个圆环形电极 将两电极接在电池的两极上 然后在玻璃皿中放入盐水 把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中 n极在下 s极在上 盐水就会旋转起来 1 猜想一下 盐水转动的方向 并实际做一做实验来验证 2 探究盐水旋转的原因 做一做 答案 1 通过左手定则判定 盐水从上向下看逆时针旋转 2 盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流 由于磁场方向向上 故盐水逆时针旋转 课