选修3-1-3.4通电导线在磁场中受到的力

3.4通电导线在磁场中受到的力第三章磁场东海县白塔高级中学高二物理组通电导线在磁场中受到的力称为安培力回顾：（1）磁场对通电直导线的作用力同哪些因素有关?（2）当通电直导线垂直匀强磁场时，磁场力的计算公式?演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向（1、2），观察受力方向是否改变。一、安培力的方向IBF2、上下交换磁场的位置以改变磁场的方向（1、3），观察受力方向是否变化。FIBFIBIBF问题1：通电导线在磁场中所受安培力的方向跟磁场方向，电流方向之间有怎样的关系呢？你能用简洁的方法表示这个关系吗？左手定则的内容是什么？左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心穿入，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。四指电流磁感线穿手心大拇指受力oIX(F)Y(B)FBZ(I)FIBFIααBBIFαB30°FFIIBB【例1】判断下列图中安培力的方向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、注意磁场和电流的方向是否垂直强调：应用安培力应注意的问题bBa.FF=BIL.BBBB×F例2.关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系，正确的说法是()A．磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间总是互相垂直的B．磁场方向一定与安培力方向垂直，但电流方向不一定与安培力方向垂直C．磁场方向不一定与安培力方向垂直，但电流方向一定与安培力方向垂直D．磁场方向不一定与电流方向垂直，但安培力方向一定既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直D安培力方向垂直于电流和磁场方向，即垂直于电流和磁场所在的平面。拓展：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。区别安培定则与左手定则分析电流方向相同时，将会吸引电流方向相反时，将会排斥二.安培力的大小问题2：当通电直导线垂直匀强磁场时，磁场力的计算公式：F=ILB(B⊥L)判断下列图中安培力的大小BIIB2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零NSI问题3:如果电流与磁场方向既不平行也不垂直呢？安培力的大小如何计算？BθI当电流与磁场方向夹角为θ时，通电直导线与磁场方向不垂直时，把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1=Bsinθ另一分量与导线平行B2=Bcosθ，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F=ILB1，将B1=Bsinθ代入得F=ILBsinθIBθB2B1总结：安培力的大小：（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。即：F=ILBBFB⊥B∥（2）平行时：F＝0（3）公式：F=ILBsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角☻在中学阶段，F=ILBsinθ仅适用于匀强磁场例3.一根长为0.2m的通以2A电流的导线，放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中，受到磁场力的大小可能是（）A.0.4NB.0.2NC.0.1ND.0BCD拓展：一根长为0.1m，电流为1A的通电导线，放在磁场中某处受到的安培力大小为0.4N,则该处的磁感线强度为（）A.等于4TB.大于或等于4TC.小于或等于4TD.可能为零B问题3：（1）磁场对线圈的作用力如图,在匀强磁场中，矩形线圈通以如图电流，试判定各边受力情况。acbdB三.磁电式电表三、磁电式电流表1、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、电流表的工作原理:1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转动，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反抗线圈转动。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，表盘的刻度就是均匀的了。2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，θ∝I。2、灵敏度高，但过载能力差。3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。1.如图所示，在水平匀强磁场中，用两根相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线MN，导线中通以从M到N的电流I，此时绳子都受到拉力作用；为使拉力减小为零，下列方法中可行的是（）A．把电流强度增大到某一值B．把电流强度减小到某一值C．使电流I反向D．使磁场B反向A巩固练习：2.在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长为L,质量为m的导体棒，如图所示,在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度B为多少？B×θB=mgsina/ILcosa拓展1：欲使它静止在斜面上,外加磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向？拓展2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压力,外加磁场的磁感应强度B的最小值为多少？方向？×θmgsinθ=BILB=mgsinθ/ILGNmg=BILB=mg/IL3：两条导线互相垂直，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abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近abD1.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判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题拓展1．如图2.4-3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，给导线通一垂直纸面向外的电流，则（）A．磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用B．磁铁对桌面的压力减小，受到桌面的摩擦力作用C．磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁铁对桌面的压力增大，受到桌面的摩擦力作用·INS图2.4-3A拓展2：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()A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动C若磁铁不动，通电导线可移动，则导线应如何动NSIFFNSF