5.4探究安培力.ppt

1、3.4通电导线在磁场中受到的力,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。,安培力的定义,麦克斯韦称赞安培的工作是“科学上最光辉的成就之一，还把安培誉为“电学中的牛顿”。,问题,安培力的方向与什么因素有关呢？,通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。,在电场中，正电荷所受电场力的方向就是电场强度的方向。那么，在磁场中，通电导体在磁场中的受力方向是不是磁感应强度的方向呢？,一、安培力的方向,按照右图所示进行实验。 1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。甲 乙,2、上下交换磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化 丙 丁,甲,乙,丙,控制变量法,丁,实

2、验现象,实验现象,结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直,左手定则：伸开左手，使拇指与其余四指垂直，并且都与手掌在同一平面内，让磁感线从掌心垂直进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体在磁场中所受安培力的方向。,一、安培力的方向,I,判定以下通电导线所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会互相排斥，试用刚学的知识解释。,A的磁场,C的磁场,B的磁场,D的磁场,（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

3、的乘积。,即：,（2）导线与磁场平行时：,二、安培力的大小,FILB,问题:当磁感应强度B的方向与导线方向成时，导线受到的安培力多大呢？,把磁感应强度B分解为两个分量：,一个分量与导线垂直 B =Bsin,另一分量与导线平行 B =Bcos,平行于导线的分量B不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B决定,即F=ILB,F=ILBsin,二、安培力的大小,将B =Bsin代入得,通电直导线与磁场方向不垂直的情况,B,B,FILB,公式： F=ILBsin,安培力的大小,对公式 FILBsin 的理解,2.公式FILBsin 中是B和I方向的夹角，当90时sin 1，公式变为FILB.,3

4、. 弯曲导线变成直导线 L是有效长度，不一定是导线实际长度。,若是弯曲导线，可视为起点到终点的一条通电直导线。,1.在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场,针对训练2： 将长度为20 cm、通有0.1 A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如下图所示，已知磁感应强度为1 T试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向,解析：由左手定则和安培力的计算公式得： (1)因导线与磁感线平行，所以安培力为零； (2)由左手定则知：安培力方向垂直导线水平向右，大小FBIL， F 10.10.2 N0.02 N； (3)安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上，大小FBIL0.02 N. 答案：(1)0导线与

5、磁感线平行(2)0.02 N安培力方向垂直导线水平向右(3)0.02 N安培力的方向在纸面内垂直导线斜向上,1、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。,.,三、磁电式电流表,( 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动。,2. 电流表的工作原理,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。,如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起来,(1) 猜想一下，盐水转动的方向， 并实际做一做实验来验证 (2) 探究盐水旋转的原因,做一做,质量为0.2的金属杆垂直放置在相距1m的水平轨道上,轨道长为4m,金属杆上通以I=5A的恒定电流，如图所示，匀强磁场B垂直轨道平面向上，大小为4T,金属杆与轨道间摩擦忽略不计，求金属杆离开