高中物理3.4 磁场对通电导线的作用力（习题课） 原创精品新人教版课件新人教版选修3.ppt

1 画出导线所在处的磁场方向2 确定电流方向3 根据左手定则确定受安培力的方向4 根据受力情况判断运动情况 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题的基本方法 第五课时磁场对通电导线的作用力 习题课 例1如图3 20所示 两根互相绝缘 垂直放置的直导线ab和cd 分别通有方向如图的电流 若通电导线ab固定不不动 导线cd能自由运动 则它的运动情况是 a 顺时针转动 同时靠近导线abb 顺时针转动 同时远离导线abc 逆时针转动 同时靠近导线abd 逆时针转动 同时远离导线ab f f 自由 同向相吸 例1如图3 20所示 两根互相绝缘 垂直放置的直导线ab和cd 分别通有方向如图的电流 若通电导线ab固定不不动 导线cd能自由运动 则它的运动情况是 a 顺时针转动 同时靠近导线abb 顺时针转动 同时远离导线abc 逆时针转动 同时靠近导线abd 逆时针转动 同时远离导线ab c 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转动到平行且电流方向相同的趋势 f f 同向相吸 异向相斥 结论法 两平行直线电流在相互作用过程中 无转动趋势 同向电流互相吸引 反向电流互相排斥 两不平行的直线电流相互作用时 有转动到平行且电流方向相同的趋势 电流微元法 b f方向 f方向 b b f 例2如图所示 有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方 导线可以自由移动 当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时 有关直导线运动情况的说法中正确的是 从上往下看 a 顺时针方向转动 同时下降b 顺时针方向转动 同时上升c 逆时针方向转动 同时下降d 逆时针方向转动 同时上升 n s 特殊位置法分析运动 c 等效法分析运动 n s 例3如图所示 在条形磁铁s极附近悬挂一个线圈 线圈与水平磁铁位于同一平面内 当线圈中电流沿图示方向流动时 将会出现 16a 线圈向磁铁平移 9b 线圈远离磁铁平移 1c 从上往下看 线圈顺时针转动 同时靠近磁铁 11d 从上往下看 线圈逆时针转动 同时靠近磁铁 电流微元法 特殊位置法 f f f f i方向 i方向 d 电流微元法 特殊位置法 等效法分析运动 电流微元法 特殊位置法分析运动 n s b f方向 f方向 b b f 等效法分析运动 n s 例4 如图两个同样的导线环同轴平行悬挂 相隔一小段距离 当同时给两导线环通以同向电流时 两导线环将 a 吸引 b 排斥 c 保持静止 d 边吸引边转动 结论法 同向电流互相吸引 a n n s s 例5 如图所示 一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态 当弹簧通以电流时 弹簧将 纵向收缩 径向膨胀 纵向伸长 径向收缩 纵向收缩 径向伸长 纵向伸长 径向膨胀 a 螺线管通电后 在轴向上有收缩趋势 在径向上有扩张趋势 4 推论分析法 课本p94 等效法分析运动 n s 例6如图所示 在条形磁铁s极附近悬挂一个线圈 线圈与水平磁铁位于同一平面内 当线圈中电流沿图示方向流动时 将会出现 16 a 线圈向磁铁平移 9b 线圈远离磁铁平移 1c 从上往下看 线圈顺时针转动 同时靠近磁铁 11d 从上往下看 线圈逆时针转动 同时靠近磁铁 电流微元法 特殊位置法 f f f f i方向 i方向 d 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 反馈练习1 如图所示 条形磁铁放在水平桌面上 在其正中央的上方固定一根长直导线 导线与磁铁垂直 给导线通以垂直纸面向外的电流 则 a 磁铁对桌面压力减小 不受桌面的摩擦力作用b 磁铁对桌面压力减小 受到桌面的摩擦力作用 6c 磁铁对桌面压力增大 不受桌面的摩擦力作用9 16d 磁铁对桌面压力增大 受到桌面的摩擦力作用1 5 b f f a 三 磁电式电流表 1 电流表的构造 如图所示是电流表的构造图 在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯 铁芯外面套有一个可以转动的铝框 铝框上绕有线圈 铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针 线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上 被测电流通过弹簧流入线圈 2 电流表的工作原理 1 当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力 使线圈发生转到 线圈转动使螺旋弹簧被扭动 反线圈转动 3 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 表盘的刻度就是均匀的了 2 电流越大 安培力就越大 螺旋弹簧的形变也就越大 所以 从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小 三 磁电式电流表的特点 1 表盘的刻度均匀 i 2 灵敏度高 但过载能力差 3 满偏电流ig 内阻rg反映了电流表的最主要特性 反馈练习2 电流表中通以相同的电流时 指针偏转的角度越大 表示电流表的灵敏度越高 下列关于电流表灵敏度的说法中正确的是 a 增加电流计中的线圈匝数 可以提高电流表的灵敏度6 12b 增强电流计中永久磁铁的磁性 可以提高电流表的灵敏度11 8c 电流计中通的电流越大 电流表的灵敏度越高5 7d 电流计中通的电流越小 电流表的灵敏度越高4 2 ab f nilb knilb 电流表中通以相同的电流时 指针偏转的角度越大 表示电流表的灵敏度越高 knilb nb 电压表读数偏小 i rg r i rg r u c 注意 u一定 i i 反馈练习3 一只电压表读数偏小 为纠正这一偏差 可以采取的措施是 a 减少表头线圈的匝数b 增大表内的串联电阻c 增强表头的永久磁铁的磁性d 转紧表内的螺旋弹簧 i rg r i rg r u knilb nb 课本p93做一做 俯视图 o i f f f f 课后作业 1 如图所示 一根质量为m的金属棒ac用软线悬挂在磁感应强度为b的匀强磁场中 通入a c方向的电流时 悬线张力不为零 欲使悬线张力为零 可以采用的办法是 a 不改变电流和磁场方向 适当增大电流b 只改变电流方向 并适当减小电流c 不改变磁场和电流方向 适当减小磁感应强度d 同时改变磁场和电流方向 并适当增大磁感应强度 ad 2 一根均匀粗导线的两端用柔软导线拉入电路 用用两根弹簧测力计悬挂起来 使导线mn保持水平 如图所示 在导线mn处加水平向里的磁场 并通以自m向n的电流 弹簧测力计的示数为f 若要使弹簧测力计示数增大 可以采用的做法是 a 只减小电流14 2b 只增加电流13 3c 只改变电流方向16 8d 只改变磁场方向13 7 acd mg ilb f f 2f ilb mg 2f ilb mg ilb 3 如图所示 两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同 方向相反的电流 a受到的磁场力大小为f1 当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后 a受到的磁场力大小变为f2 则此时b受到的磁场力大小变为 a f2b f1 f2 12c f1 f23 7d 2f1 f23 4 f1 a b f 1 f2 f1 fb f 2 f2 a b b fb fb f 2 f 1 fb f2 4 在倾角为的光滑斜面上 置一通有电流i 长l质量为m的导体棒 如图试求 1 欲使棒静止在斜面上 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 19 14 2 欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 8 10 b2min mg 2 f安2 ilb2sin mg b2min方向水平向左 f安2 mg f安2 ilb2min mgb2min mg il i b2min b2 b2 俯视图 4 在倾角为的光滑斜面上 置一通有电流i 长l质量为m的导体棒 如图试求 1 欲使棒静止在斜面上 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 19 14 2 欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 8 10 b2min mg b1min 2 f安2 ilb2sin mg 1 ilb1min f安min mgsin b1min方向垂直斜面向上 b2min方向水平向左 f安2 mg mg n fnf安合 mg f安min f安2 ilb2min mgb2min mg il 4 在倾角为的光滑斜面上 置一通有电流i 长l质量为m的导体棒 如图试求 3 分析棒有可能静止在斜面上且要求b垂直l 应外加磁场的方向范围 b2 f安min mg b1 3 b fn b f安 fnf安合 mg 4 在倾角为的光滑斜面上 置一通有电流i 长l质量为m的导体棒 如图试求 1 欲使棒静止在斜面上 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 14 2 欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力 外加匀强磁场的磁感应强度b的最小值和方向 10 b2min mg b1min 2 f安2 ilb2sin mg 1 ilb1min f安min mgsin b1min方向垂直斜面向上 b2min方向水平向左 f安2 mg mg n fnf安合 mg f安min f安2 ilb2min mgb2min mg il 5 如图所示 一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕ox轴转动 线圈的四个边分别与x y轴平行 线圈中电流方向如图 当空间加上如下所述的哪种磁场时 线圈会转动起来 a 方向沿x轴的恒定磁场16 15b 方向沿y轴的恒定磁场c 方向沿z轴的恒定磁场1 4d 方向沿z轴的变化磁场11 12 b f f b f f b b f f f f 6 质量为m的通电细杆ab置于倾角为 的导轨上 导轨的宽度为d 杆ab与导轨间的摩擦因数为 有电流时 ab恰好在导轨上静止 如图3 24所示 图 b 中的四个侧视图中 标出了四种可能的