物理3-1磁场章节课件

1、第三章磁场 3-4 磁场对通电 导线的作用力 演示实验表明：演示实验表明： 安培力的方向与电流安培力的方向与电流 方向、磁场方向有关。方向、磁场方向有关。 通电导线在磁场中受到的力称为安培力通电导线在磁场中受到的力称为安培力 一、安培力的方向一、安培力的方向 F、B、I方向关系 B I F 示意图 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 遵循左手定则左手定则 B I F 示意图 I B F 判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的

2、方向 3 0 F F I I B B B B I F I B B B I F 注意注意：安培安培 力方向既与电流力方向既与电流 方向垂直又与磁方向垂直又与磁 场方向垂直，即场方向垂直，即 垂直于电流和磁垂直于电流和磁 场所在的平面。场所在的平面。 问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断 同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。 结论结论: : FFF 同向电流 F 反向电流 应用应用：如图所示，向一根松弛的导体线圈中通 以电流,线圈

3、将会( ) A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩 纵向 （1 1） 在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电直导线与磁场方 向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应 强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L三者的乘积。三者的乘积。 问题问题: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？ 二、安培力的大小二、安培力的大小 即：即： F=ILB （2 2）平行时：）平行时：F0 B B I I B B 0 o 0F 90 O FIBL 把磁感应强度把磁

4、感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量： 一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B = =BsinBsin 另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B = =BcosBcos 平行于导线的分量平行于导线的分量B B不对通电导线产生作不对通电导线产生作 用力，通电导线所受作用力仅由用力，通电导线所受作用力仅由B B决定决定 即即F=ILBF=ILBF=F=ILBsinILBsin 二、安培力的大小二、安培力的大小 将将B B = =BsinBsin代入得代入得 通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况 公式公式： F=F=ILBsinILBsin 表示磁场方向

5、与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场 二、安培力的大小二、安培力的大小 0 00.02N0.02N 水平向右水平向右 0.02N0.02N 垂直导线垂直导线 斜向左上方斜向左上方 将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直导线放电流的直导线放 入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示， 已知磁感应强度为已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图中导线。试求出下列各图中导线 所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向 I B I B 3 0 I B

6、 B a c b I 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框内通组成的导线框内通 有电流有电流I I1A1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场，并处在方向竖直向下的匀强磁场B B 2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各边，求三角形框架各边 所受的安培力。所受的安培力。 o a30 NF bc 0 NFF acab 69. 0 三、磁电式电流表三、磁电式电流表 1 1、磁电式电流表的构造、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成）铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯（软

7、铁制成）。形铁芯（软铁制成）。 铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。 . 问题问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁场分布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间是电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的. . 所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长，就是说所有磁感线的延长 线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置， 线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. . 在以铁芯为中心的圆圈上，在以铁芯为中心的圆圈上， 各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的的大小

8、是相等大小是相等的的. . 该磁场该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场 问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？ 问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？ 2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管、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，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，线圈转动使螺旋弹这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转

9、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随线圈转动的角度增大而 增大，当这种阻碍力矩和增大，当这种阻碍力矩和 安培力产生的使线圈转动安培力产生的使线圈转动 的力矩相平衡时，线圈停的力矩相平衡时，线圈停 止转动。止转动。 2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而、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。的

10、偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。 3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、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，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，可以知道被测电流所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流 的方向。（所以电流表有正负极）的方向。（所以电流表有正负极） 表表盘盘的刻度均匀，的刻度均匀，II 小结 一、安培力的方向：一、安培力的方向：左手定则 二、安培力的大小：二、安培力的大小：F=F=ILBsinILBsin 三、磁电式电流表三、磁电式电流表 关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正 确的

11、是( ) A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定 跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于 由B和I所确定的平面 磁场中某处的磁感线如图所示( ) A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小 a b 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a

12、bc所受安 培力的大小和方向. a bc BILFabc2 BILFab BILF bc 把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它 的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成 如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是( ) A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动 S 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 MN ab 如图所示，在

13、磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，的匀强磁场中， 有两根相同的弹簧，下面挂一条长为有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质，质 量为量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm10cm， 欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和 方向如何？方向如何？ MN I B 2A2A，方向从，方向从M M到到N N 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离， 其中ab固定，cd可以自由活动，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ab B.逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab a b cd 如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图