学教科版选修31 3.2磁场对通电导线的作用—安培力 课件（1）（16张）.ppt

3 2磁场对通电导线的作用 安培力 一 安培力 1 概念 磁场对通电导线的作用力称为安培力 2 实验探究 安培力的大小和方向 3 安培力的大小 实验结果表明 当通电导线与磁场方向平行时 导线不受力 当通电导线与磁场方向垂直时 磁场对通电导线有力的作用 力的大小与导线中的电流 导线长度和磁场强弱有关 精确实验表明 通电导线与磁场方向垂直时 磁场对通电导线作用力的大小与导线长度和电流大小都成正比 即比例系数与导线所在位置的磁场强弱有关 用符号b表示 关于它的意义 下节将进一步介绍 则磁场对通电导线作用力的公式为 左手定则 伸出左手 四指并拢 使大拇指和其余四指垂直 并且都跟手掌在同一个平面内 让磁感线垂直穿过手心 四指指向沿电流方向 则大拇指所指方向就是通电导线所受安培力的方向 通电导线在磁场中所受安培力f的方向 总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面 且f与b i都垂直 但b与i不一定垂直 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 在什么情况下两条导线相互吸引 什么情况下相互排斥 请你运用学过的知识进行讨论并做出预测 然后用实验检验你的预测 n s f 例1 判断下图中通电导线受力的方向 左手定则 30 i i i b b b 练习 画出图中第三个量的方向 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 bil 2 平行时 f 0 问题 如果既不平行也不垂直呢 4 安培力的大小 分析 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 即f ilb1 将b1 bsin 代入得 f ilbsin 3 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 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 二 电动机 安培力的重要应用 1 直流电动机工作原理 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 电流表的工作原理 三 磁电式电流表 例3 长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中 电流的强度为1a 受到磁场作用力的大小为2n 则磁感应强度b a b 10tb b 10tc b 10td 不能确定 c 例4 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 导体棒处于静止状态 受力分析如图所示 根据平衡条件 mgtan bil 化简计算得 通电导体在磁场中的平衡和加速运动问题 例5 如图所示 用细线悬挂在匀强磁场中一段通电导线 悬线与竖直方向成30 角 若该导线通过的电流为0 2a 导线长度为0 1m 导线质量为0 02kg 求 1 导线受到的安培力为多大 2 匀强磁场的磁感应强度 1 如图所示 pq和mn为水平 平行放置的金属导轨 相距1m 导体棒ab跨放在导轨上 棒的质量为m 0 2kg 棒的中点用细绳经滑轮与物体相连 物体的质量m 0 3kg 棒与导轨的动摩擦因数 0 5 匀强磁场的磁感应强度b 2t 方向竖直向下 为了使物体匀速上升1m 问 1 应在棒中通入多大的恒定电流 方向如何 2 安培力是否做功 如果做功 则做功多少 能力提升 b 2 如图所示 在磁感强度为2t的匀强磁场中 一与水平面成37度角的导电轨道 轨道上放一可移动的金属杆ab 电源电动势为e 10v 内阻r