磁场对通电导线的作用力课件.ppt

1、安培力安培力：通电导线在磁场中受到的力通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向BIFBIF伸开左手，使拇指与四指在同一平面内伸开左手，使拇指与四指在同一平面内并跟四指垂直，让磁感线并跟四指垂直，让磁感线手心，四指指向手心，四指指向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的向。培力的向。BIFIIBIBFIBFBIBFBBIBFBB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 所确定的平面所确定的平面注意：注意：若电流方向和磁场方向垂直，若电流方向和磁场方向垂直，则磁场力的方向、电流方向

2、、磁场方则磁场力的方向、电流方向、磁场方向三者互相垂直；若电流方向和磁场向三者互相垂直；若电流方向和磁场方向不垂直，则方向不垂直，则磁场力的方向仍垂直磁场力的方向仍垂直于电流方向，也同时垂直于磁场方向于电流方向，也同时垂直于磁场方向,也就是说，安培力的方向总是垂直于也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面磁感线和通电导线所在的平面.关于垂直于磁场方向的通电直导线所受关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是磁场力的方向，正确的说法是A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C既

3、跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 关于垂直于磁场方向的通电直导线所受关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场力的方向，正确的说法是磁场力的方向，正确的说法是A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直D既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直既不跟磁场方向垂直，又不跟电流方向垂直 答案答案CIBFIBFIFBBBIFBI问题：问题：如图所示

4、，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论用学过的知识进行讨论IIFF分析：分析：电流方向相反电流方向相反电流方向相同电流方向相同II同向相吸同向相吸 异向相斥异向相斥问题：在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向问题：在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与磁场方向垂直时:1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与

5、磁场方向垂直时:1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与磁场方向垂直时:1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与磁场方向垂直时:BIF2.电流与磁场方向平电流与磁场方向平行时，磁场对电流的行时，磁场对电流的作用力为零作用力为零2.电流与磁场方向平电流与磁场方向平行时，磁场对电流的行时，磁场对电流的作用力为零作用力为零NSI2.电流与磁场方向平电流与磁场方向平行时，磁场对电流的行时，磁场对电流的作用力为零作用力为零NSI问题问题:如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？2.电流与磁场方向平电流与磁场方向平行时，磁场对电流的行时，磁场对电流的作用力为零作用力为零NSI问题问题:如果既不平行也不

6、垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？BI二、安培力的大小：二、安培力的大小：在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情的情况下，导线所受安培力况下，导线所受安培力F等于磁感应强度等于磁感应强度B、电流、电流I和导线和导线的长度的长度L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILB通电直导线不与磁场方向垂直？通电直导线不与磁场方向垂直？把磁感应强度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=ILB1，将B1=Bsin代入得：F=ILBsin

7、F=ILBsin0o0F 90OFIBLIBB2B1 1、分析受到的安培力时、分析受到的安培力时,要善于要善于把立体图把立体图,改画成易于分析受力的平改画成易于分析受力的平面图形面图形 2、注意磁场和电流的方向是否、注意磁场和电流的方向是否垂直垂直二、应用安培力应注意的问题二、应用安培力应注意的问题设下图中磁感应强度为设下图中磁感应强度为B，电流强度，电流强度I，导，导线长度线长度L，求安培力大小，求安培力大小BIBIBIBI二二.安培力的大小安培力的大小bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL bBaBFBBBBBF1.画出导线所在处的磁场方向画出导线所在处的磁场方向2.确定电流方向确定电流

8、方向3.根据左手定则确定受安培力的方向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根据受力情况判断运动情况三、判断通电导线在安培力作用下三、判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的运动方向问题 自由自由固定固定FF NSIFFNSF 先对导线进行受力分析先对导线进行受力分析,画出导线的受画出导线的受 力平面图力平面图,然后依照然后依照F合合=0,F合合=ma，列出相应的方程列出相应的方程四、处理导线受到安培力的一般思路四、处理导线受到安培力的一般思路例例：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

9、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 _.X解：静止于斜面说明受力平衡解：静止于斜面说明受力平衡NXmgFF=mgtg=BIL B=mgtg/IL引申引申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度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_,方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力,外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _,方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin/ILmg=BIL B=mg/ILXGFBNSF（1）

10、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).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力 _(有,无)方向_.有水平向右巩固练习巩固练习1、F 2、如图所示如图所示:在磁感强度为在磁感强度为2T的匀强磁场中的匀强磁场中,一一与水平面成与水平面成37度角的导电轨道度角的导电轨道,轨道上放一可轨道上放一可 移移动的金属杆动的金属杆ab，电源电动势为，电源电动势为=10伏伏,内阻内阻r=1欧欧,ab长长L=0.5m,质量质量m为为0.2kg,杆与轨道间的摩擦杆与轨道间的摩擦因数因数 u=0.1,求接在轨道中的可变电阻求接在轨道中的可变电阻R在什么范在什么范围

11、内围内,可使可使ab杆在轨道上保持静止杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的杆与轨道的电阻不计电阻不计)B ab X GFNf(1)摩擦力沿斜面向上:mgsin=Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2)摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)三、磁电式电流表的特点三、磁电式电流表的特点1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，II。2 2、灵敏度高，但过载能力差。、灵敏度高，但过载能力差。3 3、满偏电流、满偏电流Ig Ig，内阻，内阻RgRg反

12、映了电流表的反映了电流表的最主要特性。最主要特性。三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、电流表的构造、电流表的构造 如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。2 2、电流表的工作原理、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，

13、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、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，因而根大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。流的强弱。3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力、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的方向也随之改变，指针的偏

14、转方向也发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。被测电流的方向。例例1、如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它、如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力电流通过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力和摩擦力f （）（A）N减小，减小，f向左；向左；（B）N减小，减小，f向右；向右；（C）N增大；增大；f向左；向左；（D）N增大，增大

15、，f向右。向右。NS例题：长度为例题：长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中，的通电直导线放在匀强磁场中，电流的强度为电流的强度为1A，受到磁场作用力的大小为，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度则磁感应强度B：（）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定、不能确定B例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒金属棒ab悬持在水平位置上，金属棒中通入由悬持在水平位置上，金属棒中通入由a到到b的稳定电流的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根，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：细线

16、对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：()（A）、适当增大电流）、适当增大电流I （B）、将电流反向并适当改变大小）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小）、将磁场反向并适当改变大小ACabI例题：如图所示，在磁感应强度为例题：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的金属棒的金属棒MN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm，欲使弹，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB如果缺少破土面出并与风雪拚搏的气，种子的前途并不比落叶美妙一分。最灵繁的人也看不见自己的背脊。非洲名不正，则言不顺；言不顺，则事不成。论语子路加倍努力，证明你想要的不是空中楼阁。胜利是在多次失败之后才姗姗而来。最灵繁的人也看不见自己的背脊。非洲勇猛大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。达芬奇我这一生就只有两样不会，那就是这也不会那也不会！有梦就去追，没死就别停。一个华丽短暂的梦，一个残酷漫长的现实。眼中闪烁的泪光，也将化作永不妥协的坚强。身体健康，学习进步！