33安培力习题课.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,专题一：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,磁场对通电导线的作用力（习题课）,若导线是弯曲的呢？4.如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,5.如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地竖直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是(),B,A.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大,I,B,例1如图所示，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,推论法：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,F,F,同向相吸,同向相吸,异向相斥,推论：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()A线圈向磁铁平移B线圈远离磁铁平移C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁D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,推论法,课本P94,+,-,（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,F,F,A,安培力的综合运用：作平面受力图是关键例1：在两图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图.,例2：如图所示，两条间距为d，表面光滑的平行金属导轨M、N，导轨平面与水平面的倾角为，导轨的一端有一电池组与M、N相连，整个装置处在方向竖直向下、磁感强度为B的匀强磁场中。现将一质量为m的水平金属棒PQ与轨道垂直地置于导轨上，这时两导轨与金属棒在回路中的电阻值为R，PQ棒刚好处于静止状态。设电池组的内阻为r，试计算电池组的电动势E，并标明极性。,例3：如图所示，电源电动势E=2V，r=0.5，竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m=0.1kg，R=0.5，它与导轨动摩擦因数=0.4，有效长度为0.2m，靠在导轨外面，为使金属棒不动，我们施一与纸面夹角300与导线垂直且向里的磁场（g=10m/s2）.求：此磁场是斜向上还是斜向下？B的范围是多少？（斜向下，3TB16.3T）,练习1：如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以(),A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向,M,N,a,b,C,练习2：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,2A，方向从M到N,练习3：如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，AC=40cm，求三角形框架各边所受的安培力。,练习4：如图所示，质量为60g的铜棒长为a=20cm，棒的两端与长为L=30cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中.当棒中通过恒定电流I后，铜棒向上摆动，最大偏角=60，g取10ms2，求:(1)铜棒中电流I的大小.(2)铜棒在摆动过程中的最大速率(结果保留一位有效数字).,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,=kNILBNB,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,=kNILBNB,课本P93做一做,俯视图,o,I,F,F,F,F,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.F1F2,12C.F1F23,7D.2F1F23,4,F1,a,b,F1,F2=F1-FB,F2=F2,A,B,B,FB,FB,F2=F1-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.