通电导线在磁场中受到的力.ppt

通电导线在磁场中受到的力 深圳市松岗中学高二物理组刘勇 磁场的基本性质是什么 磁场对电流的作用力称为安培力 实验演示 磁场对通电导线的作用力 探究安培力的方向与哪些因素有关 大胆猜想 分组验证 设计实验 可能与电流的方向 磁场的方向都有关 一 安培力的方向 水平向右 水平向左 水平向右 水平向左 左手定则 伸开左手 使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直 让磁感线垂直穿入手心 四指指向电流的向 这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向 F B I方向关系 示意图 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 30 I I I B B B 判断下面各图中的安培力方向 F 0 F 0 课堂练习1 请根据图中给出的条件 运用左手定则 求出各图中第三个物理量的方向 甲 F垂直于纸面向里乙 F垂直于纸面向里丙 I由左向右丁 F垂直于I斜向右下方 课堂练习2 实验演示 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 你能使用刚学过的知识解释本实验结果吗 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 实验结论 两条导线AB和CD互相垂直 AB固定 CD可自由活动 两者相隔一小段距离 当两条导线分别通以图示方向的电流时 垂直纸面向里看导线CD将 A 顺时针方向转动 同时靠近ABB 逆时针方向转动 同时靠近ABC 顺时外方向转动 同时远离ABD 逆时针方向转动 同时远离AB B 课堂练习3 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 问题 如果既不平行也不垂直呢 即 2 平行时 二 安培力的大小 3 当电流与磁场方向夹 角时 F ILB2 ILBsin 为B与L的夹角 1 分解磁感应强度B F IBL1 ILBsin 为B与L的夹角 2 投影导线 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 课堂练习4 对公式F BIL的理解 F垂直于I 磁感应强度B 直导线 不垂直变垂直 分解B 或投影L 弯曲导线变成直导线L是有效长度 不一定是导线实际长度 若是弯曲导线 可视为起点到终点的一条通电直导线 如图所示 长为2L的直导线折成边长相等 夹角为60 的V形 并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中 磁感应强度为B 当在该导线中通以电流强度为I的电流时 该V形通电导线受到的安培力大小为 A 0B 0 5BILC BILD 2BIL C 课堂练习5 磁电式电流表 三 安培力的应用 直流电动机 早期的电动机 早在1821年 法拉第在重复奥斯特实验时 就制造出人类历史上第一台最原始的电动机 1834年 俄国雅克比发明了第一台实用价值的棒式铁芯电动机 1888年 意大利费拉里斯在研究旋转磁场后 制造了第一台交流电动机 1889年 俄国多勃罗沃尔斯基制造了三相鼠笼交流发电机 是交流电动机技术上有了突波的发展 这种电动机广泛使用至今 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 演示 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 课堂练习6 谢谢您的聆听 N S I F F N S F 试分析如图所示的通电直导线的受力和运动情况 特殊位置法 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 f A 例 通电直导线附近有一个小的通电闭合矩形线圈abcd 直导线AB和线框在同一平面内放置 若电流I2沿顺时针方向 则小线框的运动情况是 A 向右运动B 静止不动C 向左运动D 发生转动 同时向远离直导线方向运动 C a b c d 如图所示 将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖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 A 逐渐变大B 先变大后变小C 逐渐变小D 先变小后变大 B 例题 如图所示 在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上 金属棒中通入由a到b的稳定电流I 这时两根细线被拉紧 现要想使两根细线对金属棒拉力变为零 可采用哪些方法 A 适当增大电流I B 将电流反向并适当改变大小 C 适当增大磁场 D 将磁场反向并适当改变大小 AC 3 如图所示 在倾角为30o的斜面上 放置两条宽L 0 5m的光滑平行导轨 将电源 滑动变阻器用导线连接在导轨上 在导轨上横放一根质量为m 0 2kg的金属棒ab 电源电动势E 12V 内阻r 0 3 磁场方向垂直轨道所在平面 B 0 8T 欲使棒ab在轨道上保持静止 滑动变阻器的使用电阻R应为多大 g取10m s2 其它电阻不计 例1 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 例4 如图所示 光滑的平行导轨倾角为 处在垂直导轨平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场中 导轨中接入电动势为E 内阻为r的直流电源 电路中有一阻值为R的电阻 其余电阻不计 将质量为m 长度为L的导体棒由静止释放 求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小 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 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 该磁场并非匀强磁场 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