初中物理-磁场对通电导线的作用力ppt83.ppt

5 磁场对通电导线的作用力 安培力 通电导线在磁场中受到的力 一 安培力的方向 一 安培力的方向 一 安培力的方向 一 安培力的方向 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 四指指向电流的方向 这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向 I I B I B F I B F B I B F B I B F B 安培力F的方向总是垂直于电流I与磁感应强度B所确定的平面 注意 若电流方向和磁场方向垂直 则磁场力的方向 电流方向 磁场方向三者互相垂直 若电流方向和磁场方向不垂直 则磁场力的方向仍垂直于电流方向 也同时垂直于磁场方向 也就是说 安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面 例1 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向 正确的说法是A 跟磁场方向垂直 跟电流方向平行B 跟电流方向垂直 跟磁场方向平行C 既跟磁场方向垂直 又跟电流方向垂直D 既不跟磁场方向垂直 又不跟电流方向垂直 例1 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向 正确的说法是A 跟磁场方向垂直 跟电流方向平行B 跟电流方向垂直 跟磁场方向平行C 既跟磁场方向垂直 又跟电流方向垂直D 既不跟磁场方向垂直 又不跟电流方向垂直 答案C 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 分析 电流方向相反 电流方向相同 同向相吸 异向相斥 问题 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 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 F ILB B L 二 安培力的大小 1 当电流与磁场方向垂直时 F ILB B L 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 问题 如果既不平行也不垂直呢 2 电流与磁场方向平行时 磁场对电流的作用力为零 问题 如果既不平行也不垂直呢 二 安培力的大小 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 ILB 通电直导线不与磁场方向垂直 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 B2 B1 1 分析受到的安培力时 要善于把立体图 改画成易于分析受力的平面图形2 注意磁场和电流的方向是否垂直 二 应用安培力应注意的问题 设下图中磁感应强度为B 电流强度I 导线长度L 求安培力大小 二 安培力的大小 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 三 判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题 N S I F F N S F 先对导线进行受力分析 画出导线的受力平面图 然后依照F合 0 F合 ma 列出相应的方程 四 处理导线受到安培力的一般思路 例 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 静止于斜面说明受力平衡 N F mgtg BIL B mgtg IL 引申1 欲使它静止在斜面上 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 方向 引申2 欲使它静止在斜面上 且对斜面无压力 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 方向 X G N F B mgsin BIL B mgsin IL mg BILB mg IL X G F B 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 巩固练习 1 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 10伏 内阻r 1欧 ab长L 0 5m 质量m为0 2kg 杆与轨道间的摩擦因数u 0 1 求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内 可使ab杆在轨道上保持静止 杆与轨道的电阻不计 b G F N f 1 摩擦力沿斜面向上 mgsin Fcos f N mgcos Fsin f uN 2 摩擦力沿斜面向下mgsin f Fcos N mgcos Fsin f uNF mgsin umgcos cos usin F mgsin umgcos cos usin 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 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 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 安培力的方向也随之改变 指针的偏转方向也发生变化 所以根据指针的偏转方向 可以知道被测电流的方向 例1 如图所示 条形磁铁放在水平粗糙桌面上 它的上方固定一根长直导线 导线中通过方向垂直纸面向里 即与条形磁铁垂直 的电流 和原来没有电流通过时相比较 磁铁受到的支持力N和摩擦力f A N减小 f向左 B N减小 f向右 C N增大 f向左 D N增大 f向右 N S 例题 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 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悬持在水平位置上 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 例题 如图所示 在磁感应强度为1T的匀强磁场中 有两根相同的弹簧 下面挂一条长为0 5m 质量为0 1kg的金属棒MN 此时弹簧伸长10cm 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何 M N 1 最灵繁的人也看不见自己的背脊 非洲2 越是没有本领的就越加自命不凡 邓拓3 勇猛 大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良 达 芬奇4 与肝胆人共事 无字句处读书 周恩来5 一个人即使已登上顶峰 也仍要自强不息 罗素 贝克6 一切节省 归根到底都归结为时间的节省 马克思7 意志命运往往背道而驰 决心到最后会全部推倒 莎士比亚8 勇气通往天堂 怯懦通往地狱 塞内加9 有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法 赫尔普斯10 阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话 笛卡儿11 知之者不如好之者 好之者不如乐之者 孔子12 只有把抱怨环境的心情 化为上进的力量 才是成功的保证 罗曼 罗兰13 知人者智 自知者明 胜人者有力 自胜者强 老子14 意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏 歌德