通电导线在磁场中受到的力.ppt

1、通电导线在磁场中受到的力,果冻 2018/8/1,一、知识回顾,如何描述磁场强弱？,安培力(Ampere force)的方向,1、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。,实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方向和磁场方向有关。,思考与讨论,在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？,实验结果分析,试画出下述两实验结果的正视图：,F、B、I方向关系遵循左手定则,示意图,安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面,左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都

2、与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向,示意图,再次提醒：一定要使用左手！,二、安培力方向的判断,30,I,I,I,B,B,B,二、安培力方向的判断,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：,三、安培力的大小,把

3、磁感应强度B分解为两个分量：,一个分量与导线垂直 B1=Bsin,另一分量与导线平行 B2=Bcos,平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定,即F=B1IL,F=ILBsin,将B1=Bsin 代入得,通电直导线与磁场方向不垂直的情况,三、安培力的大小,公式： F=BILsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场,问题1:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？,三、安培力的大小,结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。,问题2：F、B、I一定两两垂直吗？,F

4、=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。,例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a到b的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法： ( ),A.适当增大电流I B.将电流反向并适当改变大小 C.适当增大磁场 D.将磁场反向并适当改变大小,AC,0,0.02N 水平向右,0.02N 垂直导线， 斜向左上方,将长度为20cm、通有0.1A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，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向,I,B,

5、I,B,30,I,B,GGLX 巩固练习,自由,固定,解析：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,例题,两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（） A.顺时针方向转动，同时靠近ab B.逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab,a,b,c,d,D,如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( ),GGLX 巩固练习,A静止不动 B向纸外平动 CN极向纸外，S极向纸内转动 DN极向纸

6、内，S极向纸外转动,C,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,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小,B,GGLX 巩固练习,如图所示，直角三角形abc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B2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。,GGLX 巩固练习,如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会 ( ),A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩,纵向,

7、A,GGLX 巩固练习,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,XSND 小试牛刀,答案： (1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转 (2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转,如图所示，天平右臂下面挂有一个矩形线圈宽为L，共N匝， 线圈下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里利用这 架天平如何测定磁场的

8、磁感应强度 (1)写出测量方法 (2)磁感应强度的表达式B_(用测量的物理量表示),解析： (1)在线圈中通入沿逆时针方向流动的电流I，在天平左右两盘各加质量分别为m1，m2的砝码，天平平衡，由此就可得到磁感应强度的大小 (2)线圈中通入电流I时，由左手定则，线圈底边所受安培力方向竖直向下，由天平平衡得： m1gL(m2gNILB)L，式中L为天平力臂 解得B . 答案：(1)见解析(2),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。,.,四、磁电式电流表,电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁

9、和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所示。,这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终与磁场垂直。,电流表的构造,电流表的工作原理,如图所示，当电流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈才停止转动。,由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。,由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，

10、从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。,电流表的工作原理,=NBIS/k,电流表的特点,1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；,2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；,3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。,关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是( ),A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 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 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 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂直于由B和I所确定的平

11、面,BCD,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里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是( ),A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动,S,C,如图所示，导线abc为垂直折线,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,如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为0.1kg的金属棒MN，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？,M,N,ABD,1

12、、下列说法中正确的是（ ） A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零 B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零 C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零 D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零,课堂练习,BCD,2、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（ ）,A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0,3、试画出下列各图中安培力的方向：,课堂练习,4、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,5、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直

13、磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列叙述中正确的是 A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势,AD,课堂练习,A,6、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此导线 ( ) A、受到竖直向上的安培力 B、受到竖直向下的安培力 C、受到由南向北的安培力 D、受到由西向东的安培力,课堂练习,B,7、把一个可以绕水平轴转动的铝盘放在水平方向的匀强磁场中，匀强磁场的方向与铝盘平面垂直，盘的下边浸在水银糟内，将转轴和水银用导线直接连在电源的两极上，如图所示，则下列说法正确的是（ ） A、由于磁场

14、对电流的作用，铝盘将顺时针转动 B、由于磁场对电流的作用，铝盘将逆时针转动 C、将电源两极对调，铝盘的转动方向不会改变 D、将电流及磁场方向同时改 变，铝盘的转动方向改变,课堂练习,D,8、两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中AB固定，CD可自由活动，当通以如图所示电流后，CD导线将（ ),A、顺时针方向转动，同时靠近AB B、逆时针方向转动，同时离开AB C、顺时针方向转动，同时离开AB D、逆时针方向转动，同时靠近AB,课堂练习,9、下列措施可以提高电流表线圈的灵敏度的是（注：电表的灵敏度可以表示为/I=NBS/k）（ ） A、增加线圈的匝数； B、增强磁极间的磁感应强度； C、减小线圈的电阻； D、换用不易扭转的弹簧,AB,课堂练习,10、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，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