6.1 磁场对通电导线的作用力.ppt

6 1磁场对通电导线的作用力 安培力 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 N S B F 利用左手定则判断安培力方向的步骤 1 伸出左手 使大拇指与其余四指垂直 并且都跟手掌在同一平面 2 使磁感线垂直穿过手掌 四指指向电流方向 3 大拇指所指的方向就是直线电流所受安培力的方向 N S 左手定则 B B B 1 下图中表示通电直导线在磁场中受力的情况 但磁感线 安培力和三个物理量的方向只标了两个 请将第三个物理量的方向在图上标出来 F F B 判定以下通电导线所受安培力的方向 2 在条形磁铁中央正上方有一条长而直的通电导线 导线中电流方向如图所示 则通电导线所受的磁场力方向是 A 向上B 向下C 向左D 向右 B 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 3 课堂训练 例4 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 向左摆动 例5 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 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 例题6 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 从上向下看逆时针转动的同时向右摆动 问题7 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 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 课堂训练 8 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 课堂训练 9 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水平向右 0 02N垂直导线斜向左上方 10 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 课堂训练 FBC 0FAC FAB 0 4 3N 11 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 课堂训练 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 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 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