磁场对通电导线的作用.ppt

1、通电直导线 环形电流 通电螺线管 产生的磁场如何判断？,回顾：,1、电键接通电路,2、改变电流方向,复原再做一次,显示磁感线,隐藏磁感线,通电导体在磁场中受力作用演示,磁场对通电导线的作用力（一）,安培力(Ampere force),定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。,安培力的方向,试画出下述两实验结果的正视图：,左手定则（left-hand rule）,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：,磁感线垂直穿入手心,四指指向电流的方向,大拇指所受安培力的方向,思考

2、与讨论,如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反向，则安培力的方向是不是也反向？,结论：当电流方向和磁场方向同时反向时，安培力方向不变。,F,I,I,F,F,例题1：确定图中电流，磁场，安培力三者中未知的方向。,（1）,（2）,（3）,课堂练习,F,F,F,I,（4）,（5）,（6）,课堂练习,例题1：确定图中电流，磁场，安培力三者中未知的方向。,I,B,（7）,（8）,（9）,垂直纸面向外,无安培力,课堂练习,例题1：确定图中电流，磁场，安培力三者中未知的方向。,B,I,F,F,（10）,（11）,例题1：确定图中电

3、流，磁场，安培力三者中未知的方向。,课堂练习,（12）,例题2：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,问题：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,请使用刚学过的知识解释本实验结果。,同向电流相互吸引。,反向电流相互排斥。,结论:,同向电流,反向电流,（1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。,问题:如果既不平行也不垂直呢？,即：,（2）平行时：,适用条件：1）匀强磁场 2）导线与磁场垂直,安培力(Ampere force)的大小,F=ILBsin,如图所示，导线abc为垂

4、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,课堂练习,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。,磁场对通电导线的作用力（二）,一:安培力作用下的平衡问题,1.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L10cm，用长度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1/3T，通电后，棒向纸外偏转的最大偏角37，此铜棒中电流的大小为多少？,B,课堂练习,2.如图所示，金属杆ab的质量为m，长为L，通过的电流为I，处在磁感应强度为B的匀强磁场中，结

5、果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成角，求： （1）棒ab受到的摩擦力； （2）棒对导轨的压力。,课堂练习,3.如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,金属棒 MN的质量为1.010-2kg,电阻R8,匀强磁场 方向竖直向下,磁感应强度B=0.5T,电源电动势 E=10V,内电阻r=1.当电键K闭合时,MN处于平衡 状态,求变阻器R1的取值为多少？（设450）,课堂练习,磁场对通电导线的作用力（三）,通电导线的运动问题,基本方法 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 特殊方法： 1电流元法 2特殊位置法 3等

6、效法 4利用结论法,例1 如图3-20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ab B顺时针转动，同时远离导线ab C逆时针转动，同时靠近导线ab D逆时针转动，同时远离导线ab,电流微元法,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

7、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( ) 16 A线圈向磁铁平移 ,9 B线圈远离磁铁平移 ,1 C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 ,11 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

8、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,（4）推论分析法,等效法分析运动,N,S,例6 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( ) 16, A

9、线圈向磁铁平移 ,9 B线圈远离磁铁平移 ,1 C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 ,11 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,磁场对通电导线的作用力（四）,磁电式电流表,一、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,.,问题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均匀辐向分布的. 所谓均匀辐向分布，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，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.,

10、在以铁芯为中心的圆圈上， 各点的磁感应强度B 的大小是相等的.,该磁场并非匀强磁场,问题该磁场是否匀强磁场？,问题该磁场的特点？,二、电流表的工作原理,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，这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转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,随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。,2、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，线圈和指针偏转的角度

11、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。,3、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,三、电动机 1、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？ 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,视频,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

12、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/NIL B、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2NIL C、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m1-m2)g/NIL D、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2NIL,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.F2 B.F1F2 ,12 C.F1F23,7 D.2F1F2 3,4,F1,a,b,F1,F2=F1-FB,F 2= F2,A,B,B,FB,FB,F2=F1-FB=F2,6.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.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是 ( ).,图3-24,A B,10,14,25,16,5,3,mg,mg,mg,mg,F,N,F,F,N,F,N,4、在倾角为的光滑斜面