磁场对通电导线作用安培力实用教案

1、 法国的科学家安培于18201820年首先发现了这种力，为了纪念(jnin)(jnin)安培的贡献，后来人们把磁场对通电导线的作用力称为安培力。 ）第1页/共42页第一页，共43页。（一）首先我们（一）首先我们(w men)(w men)一起来研究一下安培力的大小与一起来研究一下安培力的大小与哪些因素有关。哪些因素有关。 实验设计如下(rxi)(rxi)：注意：线框下注意：线框下端与磁场方向端与磁场方向垂直放置垂直放置.第2页/共42页第二页，共43页。1.当电流与磁场方向当电流与磁场方向(fngxing)垂直垂直时：时：为为匀强磁场匀强磁场FIBI2.当电流与磁场方向平行时：当电流与磁场方向

2、平行时：B第3页/共42页第三页，共43页。B1B2.当电流当电流(dinli)与磁场方向夹与磁场方向夹角时：角时：为匀强磁场）第4页/共42页第四页，共43页。对公式对公式(gngsh)(gngsh)的理解：的理解： F F 不仅与不仅与B B、I I、L L有关，还与放置有关，还与放置(fngzh)(fngzh)方式有关方式有关L L是有效长度，不一定是导线实际长度（首尾是有效长度，不一定是导线实际长度（首尾 连接连接(linji)(linji)的直线）的直线）I I与与B B不垂直，不垂直，把把L L朝垂直朝垂直B B方向投影方向投影 FBILBILsin F FBILBIL只有一部分导

3、体在磁场中或者只有一部分通电只有一部分导体在磁场中或者只有一部分通电一般只适用匀强磁场一般只适用匀强磁场n n 匝通电线圈部分在磁场中：匝通电线圈部分在磁场中： F Fn nBILBIL第5页/共42页第五页，共43页。只交换磁极位置只交换磁极位置只改变电流方向只改变电流方向受力方向受力方向同时改变电流和磁场方向同时改变电流和磁场方向受力方向改变改变改变改变不变不变第6页/共42页第六页，共43页。BIF第7页/共42页第七页，共43页。I第8页/共42页第八页，共43页。IB第9页/共42页第九页，共43页。IBF第10页/共42页第十页，共43页。IBFB第11页/共42页第十一页，共43

4、页。IBFBB第12页/共42页第十二页，共43页。IBFBB安培力安培力F 的方向总是垂直于电的方向总是垂直于电流流I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定所确定(qudng)的平的平面面第13页/共42页第十三页，共43页。【典型【典型(dinxng)(dinxng)例题】例题】例题例题(lt)1(lt)1：画出图中通电导线所受安培力的方：画出图中通电导线所受安培力的方向。向。注意：使用注意：使用(shyng)哪只手来哪只手来判断呢？判断呢？FFF第14页/共42页第十四页，共43页。I IF FB F FI例题例题(lt)2(lt)2：画出图中第三个物理量的方向。：画出图中第三个物理量的方

5、向。第15页/共42页第十五页，共43页。BFBF分析分析(fnx)受到的安培力时受到的安培力时,要善于把立要善于把立体图体图, 改画成易于分析改画成易于分析(fnx)受力的平面图形受力的平面图形.aBbBba把下列(xili)立体图演变成平面图第16页/共42页第十六页，共43页。bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL bBa第17页/共42页第十七页，共43页。活动：电流与电流之间是否有力活动：电流与电流之间是否有力(yul)(yul)的的作用？作用？结论结论: :同向电流相互吸引同向电流相互吸引(xyn)(xyn)；反向电流相互排斥反向电流相互排斥第18页/共42页第十八页，共43页。

6、思考：请你应用左手(zushu)定则分析两平行直导线间的作用力方向。ABDCABDC平行直导线(doxin)间的相互作用：同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。第19页/共42页第十九页，共43页。思考：如图所示，通电(tng din)直导线AB固定，CD可以自由移动，请你判断通电(tng din)后CD的运动情况两相交直导线(doxin)间的相互作用：有转到同向的趋势。ABDCFF第20页/共42页第二十页，共43页。1、安培力的大小(dxio)：2、安培力的方向(fngxing)左手定则安培力对公式的理解安培力不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关L是有效长度，不一定是导线实际长度一般只

7、适用匀强磁场一般只适用匀强磁场第21页/共42页第二十一页，共43页。专题专题(zhunt)(zhunt)：非匀强磁场磁场：非匀强磁场磁场对电流作用力对电流作用力第22页/共42页第二十二页，共43页。例1：如图，把轻质铜导线圈用绝缘(juyun)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？NS第23页/共42页第二十三页，共43页。NSFFBSN一、微元法第24页/共42页第二十四页，共43页。SNNS二、等效法(xiof)1、把环形电流等效(dn xio)为一个条形磁铁第25页/共42页第二十五页，共43页。NS2、把条

8、形磁铁等效为一个(y )环形电流二、等效法(xiof)第26页/共42页第二十六页，共43页。变式练习(linx)SN在条形磁铁的N极附近悬挂(xungu)一个铝制线圈，线圈与磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图所示时，线圈将（ ）A.靠近磁体平行移动 B.远离磁铁平行移动C.从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁D第27页/共42页第二十七页，共43页。SNNSNS等效法(xiof)NS第28页/共42页第二十八页，共43页。例2：把一重力不计可以自由移动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁的正上方，当通以图示中的电流时，导线的运动情况是（从上向下看）（ ）A.

9、顺时针方向转动，同时下降(xijing)B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降(xijing)D.逆时针方向转动，同时上升NSCFFNSF第29页/共42页第二十九页，共43页。例3：条形磁铁放在水平桌面(zhumin)上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用N表示磁铁对桌面(zhumin)的压力，用f表示桌面(zhumin)对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（ ）A.N减小，f=0B.N减小，f0C.N增大，f=0D.N增大， f0SNBFFC变形：如果(rgu)把导线移至S极上方，则又如何？SNBFFN增大(zn d)，

10、f向左转换研究对象法第30页/共42页第三十页，共43页。四、处理导线受到安培力的一般四、处理导线受到安培力的一般(ybn)思思路路 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流(dinli)的方向是否垂直应用(yngyng)安培力应注意的问题1、画出立体图的侧视图（由近向远看）、画出立体图的侧视图（由近向远看）解题思路解题思路2、对研究对象进行受力分析、对研究对象进行受力分析3、通过受力平衡条件列出平衡方程、通过受力平衡条件列出平衡方程4、计算结果、计算结果（二力平衡，三力平衡）（二力平衡，三力平衡）或牛顿第二定律方程或牛顿第二定律方程第31页/共

11、42页第三十一页，共43页。 例 .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(dinli)的大小为多少？mgTF安BAB第32页/共42页第三十二页，共43页。例例：在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一通置一通有电流有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，如体棒，如图所示图所示,在竖直向上的磁场中静止，则在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度磁感应强度B为为 _. B=mgtan/ILXmgF第33页/共42页第三十三页，共43页。引申

12、引申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外加磁场的磁感应强度度(qingd)B 的最小值为的最小值为_, 方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面：欲使它静止在斜面(ximin)上上,且且对斜面对斜面(ximin)无压无压 力力, 外加磁场的磁外加磁场的磁感应强度感应强度B的最小值为的最小值为 _, 方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB第34页/共42页第三十四页，共43页。【答案【答案(d n)】R=0.2第35页/共42页第三十五页，共43页。如图所示，ab、cd为平行的金属导轨，相距为L,其平面与

13、水平面的夹角为300,匀强磁场B竖直向上，一质量为m的金属棒放在导轨上。为了使导体棒静止在导轨上，则通过棒的电流应为多大？（设棒与导轨间的动摩擦因数为= ）4/3abcdBBLmgIBLmg937153第36页/共42页第三十六页，共43页。 【例5】如图所示:在磁感强度为2T的匀强磁场中,一与水平面成37度角的导电轨道,轨道上放一可 移动的金属杆ab，电源电动势为E=10伏,内阻(ni z)r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内, 可使ab杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计) B ab第37页/共42页第

14、三十七页，共43页。GFNf(1) 摩擦力沿斜面(ximin)向上:mgsin =Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2) 摩擦力沿斜面(ximin)向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)第38页/共42页第三十八页，共43页。 安培力有哪些(nxi)应用？第39页/共42页第三十九页，共43页。第40页/共42页第四十页，共43页。第41页/共42页第四十一页，共43页。感谢您的观看(gunkn)！第42页/共42页第四十二页，共43页。NoImage内容(nirn