3.4 通电导线在磁场中受到的力

3.4通电导线在磁场中受到的力,一、安培力(Ampereforce),定义：通电导线在磁场中受的力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。,实验表明：,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？,通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。,实验结果分析,试画出下述两实验结果的正视图：,左手定则（left-handrule）,实验结论：安培力的方向既跟磁场方向垂直FB，又跟电流方向垂直FI，故安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面，即：F安BI平面,伸开左手：,磁感线穿入手心,四指指向电流的方向,大拇指所受安培力的方向,二、安培力(Ampereforce)的方向,F,B,B,F,I,伸出你的左手来,F,F,思考与讨论,前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会互相排斥，试用刚学的知识解释。,A的磁场,C的磁场,B的磁场,D的磁场,三、安培力(Ampereforce)的大小,IB，且为匀强磁场，此时电流所受的安培力最大,3.实验表明，当导线方向与磁场方向一致时(即IB)，电流所受的安培力最小，等于零,1.大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流I成正比，即与I和L的乘积成正比。,2.公式：F=BIL,条件：,4.当导线方向与磁场方向倾斜相交时，所受安培力介于最大值和最小值之间：,F安=BILsin,B,I,B,B,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。,在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。,四、磁电式电流表,1.电流表的结构,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,2.电流表的工作原理,（1）线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱铁芯间均匀辐向分布的匀强磁场中.,（2）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。,3.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)电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；,(3)电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。,思考与讨论,在玻璃器皿的中心，放一个圆柱形的电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后再在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果转？往什么方向转？,逆时针旋转,14、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计),课堂练习,课堂练习,1、关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A、由B=F/IL可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线中电流I的减小而增大B、由B=F/IL可知：磁场中某处的磁感应强度大小随通电导线所受的磁场力F的增大而增大C、通电导线所受的磁场力为零，该处的磁感应强度不一定为零D、放置在磁场中1m长的通电导线，通过1A的电流，受到的安培力为1N，则该处的磁感应强度就是1T,C,ABD,2、下列说法中正确的是（）A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零,课堂练习,BCD,3、一根长为0.2m的电流为2A的通电导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（）,A、0.4NB、0.2NC、0.1ND、0,4、试画出下列各图中安培力的方向：,课堂练习,5、试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向：,课堂练习,6、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是A、环形线圈所受的磁力的合力为零B、环形线圈所受的磁力的合力不为零C、环形线圈有收缩的趋势D、环形线圈有扩张的趋势,AD,课堂练习,A,7、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线()A、受到竖直向上的安培力B、受到竖直向下的安培力C、受到由南向北的安培力D、受到由西向东的安培力,课堂练习,8、把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在水平方向的匀强磁场中，匀强磁场的方向与铝盘平面垂直，盘的下边浸在水银糟内，将转轴和水银用导线直接连在电源的两极上，如图所示，则下列说法正确的是（）A、由于磁场对电流的作用，铝盘将顺时针转动B、由于磁场对电流的作用，铝盘将逆时针转动C、将电源两极对调，铝盘的转动方向不会改变D、将电流及磁场方向同时改变，铝盘的转动方向改变,B,课堂练习,D,9、两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中AB固定，CD可自由活动，当通以如图所示电流后，CD导线将（）,A、顺时针方向转动，同时靠近ABB、逆时针方向转动，同时离开ABC、顺时针方向转动，同时离开ABD、逆时针方向转动，同时靠近AB,课堂练习,10、试讨论下列各图中通电导体棒ab在不计重力的情况下，将如何运动？,结论:俯视图可知,逆时针转动,同时向下运动。,课堂练习,11、下列措施可以提高电流表线圈的灵敏度的是（注：电表的灵敏度可以表示为/I=NBS/k）（）A、增加线圈的匝数；B、增强磁极间的磁感应强度；C、减小线圈的电阻；D、换用不易扭转的弹簧,AB,课堂练习,A,课堂练习,12、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C磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用D磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用,B,课堂练习,13、如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为L，共N匝.线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸而.当线圈中通有电流I(方向如图)时，在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码，天平平衡.当电流反向(大小不变)时，右边再加上质量为m的砝码后，天平重新平衡.由此可知()A、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m1-m2)g/NILB、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NILC、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为