磁场对通电导线的作用力2(上课).ppt

1、磁场对通电导线的作用力（二）,复习：,1、如何判断通电导线在磁场中受到安培力的方向？,2、安培力的大小如何计算？,3、在运用安培力公式时应注意什么？,如图匀强磁场中,安培力垂直纸面指向读者 问电流方向,F,安培力作用下物体的平衡和加速问题,如图所示，在与水平方向夹角为60的光滑金属导轨间有一电源，在相距1m的平行导轨上放一质量为0.3kg的金属棒MN，通以N到M的电流，电流I=3A，磁场方向竖直向上，这时金属棒恰好静止。求：匀强磁场磁感应强度的大小MN棒对轨道的压力,磁感应强度 T 压力6N,作业：如图所示，光滑的平行导轨倾角为，处在垂直导轨平面向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，导轨中接入电动

2、势为E、内阻为r的直流电源，电路中有一阻值为R的电阻，其余电阻不计，将质量为m，长度为L的导体棒由静止释放，求导体棒在释放时的瞬时加速度的大小。,安培力作用下物体的运动情况分析问题,同向相吸,异向相斥,自由,固定,结论：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势，并边转动边靠近。,电流元分析法 特殊值分析法 等效分析法 见针对训练96页,除以上两种可以通过结论判断外，对于安培力作用下通电导体的运动往往也可采用以下几种方法：,例1：如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？,法1、电流元分析

3、法,2、等效分析法,环形电流可等效为条形磁铁，通电螺线管也可等效为条形磁铁。,例2：如图所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是(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,I,F,F,N,S,F,3、电流元法和特殊位置分析法,例3：条形磁铁平放于水平桌面上，在它的正中央上方固定一根直导线，导线与纸面垂直，现给导线中通以如图所示电流，试判断磁铁对桌面的压力如何变化,拓展,练习：如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线

4、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，从上往下看线圈将会如何运动？,从上向下看逆时针转动的同时向右靠近磁铁,练习：如图,竖直放置的直导线AB与导电圆环的平面垂直且隔有一小段距离，直导线固定，圆环可以自由运动，当通如图所示电流时（同时通电），从左往右看，线圈怎么运动？,从左往右看逆时针转动的同时靠近直导线AB,思考：如果放在磁场中不是一段通电导线，而是一个通电的矩形线圈abcd，会发生什么现象？,四. 电流表的原理,四.电流表的原理,（1）磁场对电流的安培力与电流成正比，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

5、针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。,（2）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。,表盘的刻度均匀，I。,五、电动机原理 2、电动机基本构造：定子和转子。,3、功率有大有小； 分直流电动机和交流电动机 4、应用： 看插图,直流电动机示意图,6、磁通量,定义：,在磁感应强度为B的匀强磁场当中，有一个与磁场方向垂直的平面S，B和S的乘积叫做穿过这个面积的磁通量，简称磁通,公式:,BS,单位：韦伯 简称韦符号：Wb 1Wb=1Tm2,适用条件：匀强磁场并且B与S垂直,磁通量,理解： 由BS，当面积一定时

6、，B越大，穿过该面积的磁通量越大，所以可以理解为磁通量在数值上等于穿过这个面的磁感线条数。即穿过某面的磁感线条数越多，磁通量越大。B与S垂直时， BS；当B与S不垂直时，需作出垂直于磁场方向的投影平面S，此时 ， 为平面（倾斜）与垂直磁感线方向的平面的夹角， 即为S在垂直于B方向的投影，即磁感线穿过的有效面积当B与S平行时，没有磁感线穿过面积S，磁通量为零,总结：,1.B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度,2.公式只适用于SB，若S与B不垂直，则S为垂直与磁场方向的投影面积,当磁场BS垂直,磁通量最大=BS,当BS时,磁通量最小=0,当磁场B与面积S不垂直, BS,1.是标量，但有正负，若

7、取某方向穿入平面的磁通量为正，则反方向穿入该平面的磁通量为负,注意,2.过一个平面若有方向相反的两个磁通量，这时的合磁通为相反方向磁通量的代数和(即相反方向磁通抵消以后剩余的磁通量才是合磁通),3.由磁通量公式可得 ，表示垂直于磁场方向单位面积内的磁通量也称为磁通密度，所以磁感应强度B又叫做磁通密度。,磁通量的变化,磁通量变化 21是某两个时刻穿过某个平面S的磁通量之差，即取决于末状态的磁通量2与初状态磁通量1的代数差,磁通量的变化一般有三种形式 1、B不变，有效面积S变化 2、B变化，S不变 3、B和S同时变化,2.如图所示,框架面积为S,框架平面与磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直,则穿过平

8、面的磁通量为_,若使框架绕OO转过60度角则穿过线框平面的磁通量为_,若从初始位置转过90度角,则穿过线框平面的磁通量为_,若从初始位置转过180度角,则穿过线框平面的磁通量的变化量为_,O,O,BS,0.5BS,0,-2BS,课堂训练,课堂训练,3.如图所示，两个同心放置的共面金属圆环a和b，一条形磁铁穿过圆心且与环面垂 直，则穿过两环的磁通量a和b大小关系为( ) A.均向上，ab B. 均向下，ab C. 均向上，ab D.均向下，无法比较,A,如图所示,一矩形线框,从.abcd位置移动到 abcd位置的过程中,关于穿过线框的磁通量情况下列叙述正确的是(线框平行于纸面移动)( ) A.一

9、直增加 B.一直减少 C.先增加后减少 D.先增加,再减少直到零,然后再增加,然后再减少,a,d,c,b,a,b,d,c,D,如图所示，套在条形磁铁外的三个线圈，其面积S1S2= S3，且 “3”线圈在磁铁的正中间。设各线圈中的磁通量依次为1、2、3则它们的大小关系是( ) A、 123 B、 12=3 C、 123 D、 12=3,C,赤道上有一根东西方向的直导线,载有从东向西 的电流,地磁场对这根直导线的作用力方向,a,b,F向里,F向外,如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线ab可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，导线ab将（ab的重力不计）怎么运动？,从左向右看，导线ab顺时针转动，

10、 边转动边靠近磁铁,电流元受力分析法：,特殊位置分析法,轴向收缩 侧向扩张,（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). 方向_。,变大,变小,无,（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). 方向_。,变大,变小,有,水平向右,【例题】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),【答案】R=0.2,【

11、变式】如图所示， 质量为m、电阻不计的金属杆ab，放在宽为L、倾角为的导轨上，导轨电阻不计，其上端接电动势为E、内阻为零的直流电源和可变电阻R。 磁感应强度为B的匀强磁场垂直导轨平面。金属杆ab与导轨间的最大静摩擦力为Ff。欲使ab棒静止在导轨上不动， 求可变电阻R的取值范围。,【变式】如图所示，电源电动势E=2V，r=0.5，竖直导轨电阻可忽略，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，靠在导轨的外面，为使金属棒静止，我们施一与纸面夹角30与导线垂直且向里的磁场，g=10m/s2。求： （1）此磁场是斜向上还是斜向下？ （2）B的大小范围。,安培力

12、作用下物体的平衡问题,例1、如图，一长50cm、重2N、粗细均匀的金 属棒ab，两端用同样的弹簧吊起来，置于匀强磁 强中，当金属棒中通以0.4A的电流时，弹簧恰好 处于原长。问，电流方向怎样？磁感应强度B为 多少？,若改变金属棒的电流方向 则金属棒将 怎样运动？,已知弹簧劲度系数K=100N/m， 金属棒将下降多少距离？,例2、如图为电流天平的示意图。当左边的导线框 通以电流时，天平恰好平衡。如改变电流方向仍 要维持天平平衡，则需在天平右盘再加上m的 砝码。由此可见，通电线框在磁场中受的磁场力 为多少？,例3、如图光滑导轨与水平面成角，导轨宽L.竖直向下的匀强磁场磁感应强度为B.质量为m的金属杆长也为L ，水平放