通电导线在磁场中受力.ppt

通电导线在磁场中受到的力 一 知识回顾 如何描述磁场强弱 安培力 Ampereforce 的方向 1 定义 磁场对电流的作用力称为安培力 是为了纪念安培而命名的 实验表明 通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关 思考与讨论 在电场中 电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向 那么 在磁场中 磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢 实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图 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 左手定则 伸开左手 使拇指与其余四个手指垂直 并且都与手掌在同一平面内 让磁感应线从掌心进入 并使四指指向电流的方向 这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向 遵循左手定则 示意图 再次提醒 一定要使用左手 30 I I B B 二 安培力方向的判断 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 请使用刚学过的知识解释本实验结果 同向电流相互吸引 反向电流相互排斥 结论 同向电流 反向电流 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 三 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 F ILBsin 将B1 Bsin 代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 三 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 注 在中学阶段 此公式仅适用于匀强磁场 问题1 若B与I不垂直时 F安与B和I方向关系可以概括为哪句话 这时左手定则对磁感应线有何要求 三 安培力的大小 结论 F一定与B垂直 一定与I垂直 但B与I不一定垂直 问题2 F B I一定两两垂直吗 F BIL F BIL中的L为有效长度 思考与讨论 试指出下述各图中的安培力的大小 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 0 0 02N水平向右 0 02N垂直导线 斜向左上方 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 I B I B 30 I B GGLX巩固练习 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 铁芯 线圈和指针是一个整体可以转动 四 磁电式电流表 电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的 即沿直径方向分布 如图所示 这样的构造使得线框在转动过程中 其平面始终与磁场平行 即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直 电流表的构造 电流表的工作原理 如图所示 当电流通过线圈时 线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下 使线圈绕轴线转动 从而使螺旋弹簧被扭动 当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时 线圈才停止转动 由于安培力与电流成正比 当线圈中流入的电流越大时 线圈上产生的安培力越大 线圈和指针转过的角度也越大 因此 根据指针偏转角度的大小 可以知道被测电流的强弱 由左手定则可知 当流入线圈中的电流方向改变时 线圈上产生的安培力的方向也改变 从而使线圈和指针偏转的方向也改变 所以 根据指针偏转的方向 可以知道被测电流的方向 电流表的工作原理 NBIS k 电流表的特点 1 灵敏度高 可以测量很弱的电流 但是绕制线圈的导线很细 允许通过的电流很小 2 电流和安培