磁场对通电导线的作用力1.ppt

第六章第一节磁场对通电导线的作用力 安培力 通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向 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 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 通过这两种情况的分析 我们实际上已经了解了导线受力的方向与磁场方向 电流方向的关系 你能用简洁的方法表示这个关系吗 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 判定以下通电导线所受安培力的方向 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 F 0 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 公式 F ILBsin 表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段 此公式仅适用于匀强磁场 特例 1 分析通电导线受到的安培力时 要善于把立体图 改画成易于分析受力的平面图形2 注意磁场和电流的方向是否垂直 小结 应用安培力应注意的问题 1 画出导线所在处的磁场方向2 确定电流方向3 根据左手定则确定受安培力的方向4 根据受力情况判断运动情况 小结 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 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 电流方向相同时 将会吸引 电流方向相反时 将会排斥 用学过的知识加以判断 导线2产生的磁场 导线1产生的磁场 导线1所受安培力 导线2所受安培力 典型题目 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 N S I F F N S F 先对导线进行受力分析 画出导线的受力平面图 然后依照F合 0 F合 ma列出相应的方程 三 处理导线受到安培力的一般思路 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 解 静止于斜面说明受力平衡 N F mgtg BIL B mgtg IL 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 电流表的构造 如图所示是电流表的构造图 在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯 铁芯外面套有一个可以转动的铝框 铝框上绕有线圈 铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针 线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上 被测电流通过弹簧流入线圈 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 但导线很细过载能力差 3 满偏电流Ig 内阻Rg反映了电流表的最主要特性 课堂训练 1 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 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 0 0 02N水