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第三章打开电磁学的大门 3 2磁场对通电导线的作用 安培力 高中物理选修1 1 从奥斯特发现电流磁效应 我们知道通电导线周围会产生磁场 它会使周围小磁针发生偏转 如果把通电导线放入到磁场中 导线会有什么样的反应呢 视屏1 安培力 通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向 猜测 哪些因素会影响导线受力的方向 磁场的方向电流的方向 1 改变导线中电流的方向 观察受力方向是否改变 视屏2 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 结论 可见磁场对通电导线的作用力 安培力 的方向与电流方向 磁场方向有关 提问 安培力的方向与电流方向 磁场方向三者之间的关系如何呢 请总结F B I的方向关系 安培力的方向既跟电流方向垂直 又跟磁场方向垂直 伸开左手 四指与拇指在同一平面内并相互垂直 让磁感线垂直穿过手心 四指指向电流的方向 则拇指所指的方向就是安培力的方向 视屏3 判定以下通电导线所受安培力的方向 练习 如图所示 水平放置的金属棒用悬线吊在匀强磁场中 磁场方向垂直纸面向里 当金属棒通以从左至右的电流时 关于悬线对棒的拉力判断正确的是 A 悬线对棒的拉力等于金属棒所受的重力B 悬线对棒的拉力大于金属棒所受的重力C 悬线对棒的拉力小于金属棒所受的重力D 以上答案都有可能 B 问题 通电导线在磁场中受到的作用力称安培力 那么这个力的大小又与哪些因素有关呢 动画演示 视屏4 通电导线所受安培力的大小与磁场强弱 电流的大小以及磁场中垂直磁场方向导线的长度有关 在匀强磁场中 当通电导线与磁场方向垂直时 安培力的大小等于磁场强弱 电流和导线的长度的乘积 研究表明 二 安培力的大小 I B 当电流方向与磁场方向平行时 安培力F 0 注意 问题 如果既不平行也不垂直呢 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 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 思考与讨论 F BIL中的L为有效长度 等效两个端点始端指向末端的直导线 问题 通电矩形线圈 放入磁场后又会发生转动 但不能持续朝一个方向连续不断的转 要如何使线圈连续不断的旋转下去 人们发现 当线圈转过与磁场方向垂直的位置后 如果改变电流方向就可以让线圈持续转动下去 而这种能够改变电流方向的装置就是换向器 问题 通电导线在磁场受安培力作用 会朝一个方向运动 如果把导线弯成矩形线圈 放入磁场后又会发生什么现象呢 动画演示 通电线圈在磁场中由于两边受到安培力的方向不同 所以会发生转动 磁电式电流计 第一台磁电式电流计是安培制作的 问题 通电导线周围能产生磁场 那么两条平行的通电直导线之间会不会通过磁场发生相互作用呢 电流方向相同时 将会吸引 电流方向相反时 将会排斥 实质
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