安培力磁感应强度

1、引入新课引入新课 在奥斯特实验中我们知道了电流对磁体有力的作用，反过在奥斯特实验中我们知道了电流对磁体有力的作用，反过来，磁体对电流有无力的作用呢？来，磁体对电流有无力的作用呢？ 如果我们把通电导体在放在磁场中，会有怎样的现象？如果我们把通电导体在放在磁场中，会有怎样的现象？ 实验装置实验装置 实验现象实验现象 1 1、闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动、闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动. . 2 2、磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向、磁场方向不变，改变电流方向，磁场中导体运动方向发生改变发生改变. . 3 3、电流方向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向、电流方

2、向不变，改变磁场方向，磁场中导体运动方向也发生了改变也发生了改变. .实验结论实验结论 闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动，说明闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动，说明通电通电导体在磁场受到力的作用导体在磁场受到力的作用. . 磁场对通电导体磁场对通电导体作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关作用力的方向跟电流方向和磁场方向有关. . 磁场的强弱磁场的强弱 电流的大小电流的大小 电流的长度电流的长度磁场对电流的作用力称为安培力。磁场对电流的作用力称为安培力。 （1 1） 更精确的实验表明：在匀强磁场中，在通电直导线更精确的实验表明：在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导

3、线所受安培力与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应强度等于磁感应强度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。 即：即： （2 2）实验表明：实验表明：平行时平行时如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？把磁感应强度把磁感应强度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 B1 1=Bsin=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用力，不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由通电导线所受作用力仅由

4、B B1 1决定。决定。即即F=ILBF=ILB1 1，将，将B B1 1=Bsin=Bsin代入得：代入得：IBB2B10o0F 90OFILB表示磁场方向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定量描述磁场强弱和方向的物理量。定量描述磁场强弱和方向的物理量。当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所当通电导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力受的安培力跟电流跟电流 和导线的乘积和导线的乘积的比值叫做磁感应强的比值叫做磁感应强度。用度。用 表示。表示。 BLFI 即：即：B反映了磁场本身的力的特性，与放入的通电导线

5、无关反映了磁场本身的力的特性，与放入的通电导线无关磁场中某处的磁感线如图所示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两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线放在同一通电导线放在a处受力一定比放在处受力一定比放在b处大处大D.同一通电导线放在同一通电导线放在a处受力一定比放在处受力一定比放在b处小处小ab00.02N0.02N将长度为将长度为20cm、通有、通有0.1A电流的直导线放入一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，已知磁感匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示

6、，已知磁感应强度为应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大。试求出下列各图中导线所受安培力的大小小IBIB3 0IBBacbI 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流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，并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，中，AC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力，求三角形框架各边所受的安培力的大小。的大小。oa30NFbc0NFFacab69. 0也可理解为也可理解为AC在磁场中在磁场中的有效长度等于的有效长度等于AB伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂直，伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内

7、并跟四指垂直，让磁感线让磁感线手心，四指指向电流的方向，那么拇指所手心，四指指向电流的方向，那么拇指所指方向即为通电直导体在磁场中的受力的方向。指方向即为通电直导体在磁场中的受力的方向。 F、B、I方向关系方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面场所在的平面遵循左手定则遵循左手定则BIF示意图安培力的方向与磁场方向安培力的方向与磁场方向，安培力的方，安培力的方向与磁场方向向与磁场方向。关于磁场对通电直导线的作用力关于磁场对通电直导线的作用力, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( )

8、( )A.A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.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.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.D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B B和和I I所确定的所确定的平面平面FIBFIBBBIFBI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方向30FFIIIBBB磁感线垂直穿磁感线垂直穿过导轨平面过导轨平面F在图

9、中，匀强磁场磁感应强度为在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长，有一段长L，通有电流为，通有电流为I的的直导线直导线ab，垂直导轨放置，电流方向从，垂直导轨放置，电流方向从a到到b，则导线所受磁场，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力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图BbazxyBOBabFBBFBxyB B在竖直平面内在竖直平面内导轨在水平面内导轨在水平面内B B在竖直平面内在竖直平面内导轨在斜面内导轨在斜面内F=ILBF=ILBF=ILB复习回顾：复习回顾：1 1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？2 2、安培力

10、的大小如何计算？、安培力的大小如何计算？0o0F 90OFILB如图所示，一根有质量的金属棒如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬，两端用细软导线连接后悬于于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，方向从中通有电流，方向从M流向流向N，此时悬线上有拉力，为了使拉力，此时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以等于零，可以( )A.适当减小磁感应强度适当减小磁感应强度B.使磁场反向使磁场反向C.适当增大电流适当增大电流D.使电流反向使电流反向MNab如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T的匀

11、强磁场中，有两根相同的弹的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的金属棒的金属棒MN，此时弹，此时弹簧伸长簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长，则棒上应通过的电流的大小，欲使弹簧不伸长，则棒上应通过的电流的大小和方向如何？（和方向如何？（g=10m/s2)IB方向从方向从M到到N ，2A 如图所示，导线如图所示，导线abc为垂直折线为垂直折线,其中电流为其中电流为I，ab=bc=L，导，导线所在的平面与匀强磁场垂直线所在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为匀强磁场的磁感应强度为B，求，求导线导线abc所受安培力的大小和方向所受安培力的

12、大小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc方向斜向右上方方向斜向右上方与水平成与水平成45度度如图所示，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向里的匀强磁场中水平方向垂直纸面向里的匀强磁场中, ,则在通电圆环完全进入则在通电圆环完全进入磁场的过程中磁场的过程中, ,所受的安培力大小变化是所受的安培力大小变化是( )( )A.A.逐渐变大逐渐变大B.B.先变大后变小先变大后变小C.C.逐渐变小逐渐变小D.D.先变小后变大先变小后变大B BI I如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会如图所示，向一根

13、松弛的导体线圈中通以电流，线圈将会( )A.纵向收缩纵向收缩,径向膨胀径向膨胀B.纵向伸长纵向伸长,径向膨胀径向膨胀C.纵向伸长纵向伸长,径向收缩径向收缩D.纵向收缩纵向收缩,径向收缩径向收缩纵向回顾：回顾：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用生相互作用 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规律规律: :如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会线圈将会( )A.纵向收缩纵向收缩,径向膨胀径向膨胀B.纵向伸长纵向伸长,径向膨胀径向膨胀C.纵向伸长纵向伸长

14、,径向收缩径向收缩D.纵向收缩纵向收缩,径向收缩径向收缩纵向右侧视图右侧视图把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来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使它的下端刚好跟杯里的水银面接触里的水银面接触,并使它组成如图所示的电路并使它组成如图所示的电路,当开关接通后当开关接通后,将看到的现象将看到的现象 是是( )A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.弹簧被拉长弹簧被拉长C.弹簧上下振动弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动S如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N N极附近，极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当磁铁的轴线穿过线圈的

15、圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通以如图所示的电流后，判断线圈如何运动？线圈内通以如图所示的电流后，判断线圈如何运动？向左摆动向左摆动SN拓展：如图拓展：如图, ,在条形磁铁在条形磁铁S S极附近悬挂一个线圈，极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？将会如何运动？ISN如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在磁铁的点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左

16、向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( )( )A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动NSIFFNSF如图所示，蹄形磁体固定，在磁铁的正上方有一水平放如图所示，蹄形磁体固定，在磁铁的正上方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，导线导线的运动情况将是的运动情况将是两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，固定，cd可以自由

17、活动，当通以如图所示电流后，可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将导线将（）（）A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近ababcd 自由自由固定固定F FF F 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将导线将（ ）A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近a

18、bB.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近ababcdNSF（1）绳子拉力）绳子拉力_ (变大变大,变小变小,不变不变)（2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持力力_（3）桌面对磁铁的摩擦）桌面对磁铁的摩擦力力_(有有,无无).NSF桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(有有,无无) 方向方向_.FB磁铁静止磁铁静止在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上，置一通有电流的光滑斜面上，置一通有电流I，长为，长为L，质，质 量为量为m的导体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，的

19、导体棒，如图所示，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度则磁感应强度B为为 _. FBNmg拓展拓展1：欲使它静止在斜面上：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_, 方向方向_.拓展拓展2：欲使它静止在斜面上：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _, 方向方向_.XB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXB如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为、质量

20、为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( )A. B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下，方向垂直斜面向下B. B=mgtan/IL，方向竖直向下，方向竖直向下C. B=mg/IL，方向水平向左，方向水平向左D. B=mgcos/IL，方向水平向左，方向水平向左I直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转直流电动机最突出的优点是通过改变输入电压很容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设速，而交流

21、电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机。如无轨电车和电气机车都用直流电动机。备，都采用直流电动机。如无轨电车和电气机车都用直流电动机。 补充：磁力矩的概念：补充：磁力矩的概念：M=NBISM=NBIS 大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而大多数微型和小型直流电动机是用永磁铁提供磁场，而大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。大型和超大型直流电动机是用励磁电流来提供磁场的。问题问题磁电式电流表的构造磁电式电流表的构造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？ 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

22、的特点？的特点？问题问题电流表的工作原理电流表的工作原理磁电式电流表磁电式电流表磁电式电流表磁电式电流表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、螺旋弹簧（游丝）、：刻度盘、指针、螺旋弹簧（游丝）、线圈、圆柱形铁芯、蹄形磁铁。线圈、圆柱形铁芯、蹄形磁铁。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线都通过铁芯的，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，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线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度零度. .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，不管通电线圈、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，