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4.通电导线在磁场中受到的力一、安培力导线在磁场中受到的力称为安培力。思考:影响安培力方向的因素有哪些呢?如何判断安培力的方向呢?(1)磁场方向(2)电流方向视频:探究影响安培力方向的因素安培力方向的判断—左手定则(1)伸开左手,使大拇指与四指垂直,并且在同一个平面内;(2)让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向;(3)大拇指所指的方向就是通电导线在磁场场中所受安培力的方向。掌法指法结论安培力F的方向既垂直于磁场B方向,又垂直于电流方向,安培力垂直于电流与磁场所在平面!练习使用左手定则,判断以下各图中安培力的方向(1)(2)BIB(3)(4)×××××××××IBFIB(6)(5)I×BF垂直向外垂直向里视频:左手定则应用小实例FABFCDIBABCDIBABCD××××××××××××××××F实验现象解释:实验一思考:为何线框转过900后不再转动了?××××××××××××××××FI改变电流方向或改变磁场方向均可以改变安培力方向,从而改变圆盘的转动方向。金属圆盘可以等效为:由无数多条沿半径方向的金属棒并联而成,每个棒上都有从圆心到圆周的电流。实验现象解释:实验二××××××××××××××××思考:请你应用左手定则分析两平行直导线间的作用力方向。ABDCABDC×××××···············×××××···············×××××·····××××××××××·····×××××··········平行直导线间的相互作用:同向电流互相吸引;异向电流互相排斥。思考:如图所示,通电直导线AB固定,CD可以自由移动,请你判断通电后CD的运动情况两相交直导线间的相互作用:有转到同向的趋势。ABDC×××××·····××××××××××··········FF二、安培力的大小思考:当通电导线与磁场平时不受安培力;当通电导线与磁场垂直时,安培力大小为F=BIL。则当二者存在一夹角θ时,安培力大小怎么计算呢?能否转化为以上两种情况分析呢?FθBB2B1二、安培力公式当通电导线与磁场的夹角为θ时:导线受到的安培力大小为F=BILsinθ(θ=B∧I)三、磁电式电流表的工作原理矩形线圈极靴视频:磁电式电流表的结构NSIB请你判断以下,当在线圈中通入如图所示的电流时,线圈的转动方向。FF工作原理:(1)I越大,安培力F越大,指针偏角越大。(2)改变电流方向,安培力方向改变,指针偏转方向也改变。NS×·思考:极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐射状分布,这样的磁场有何优点呢?可见:辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的磁感应强度大小均相同,方向均与线圈平行,故安培力方向总与线圈平面垂直,大小F=BIL仅与电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。思考:磁电式电流表有何优缺点?优点:灵敏度高,可以测出很弱的电流。缺点:线圈的导线很细,允许通过的电流很弱(几十到几百微安)。专题:磁场对电流作用力习题课例1:如图,把轻质铜导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁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?NSNSFFB×·SN一、微元法SNNS二、等效法1、把环形电流等效为一个条形磁铁NS2、把条形磁铁等效为一个环形电流二、等效法变式练习SN在条形磁铁的N极附近悬挂一个铝制线圈,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DSNNSNS等效法NS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.顺时针方向转动,同时下降B.顺时针方向转动,同时上升C.逆时针方向转动,同时下降D.逆时针方向转动,同时上升NSCFFNS×F练习:如图所示,O为圆心,弧KN与弧LM是两段同心圆弧(圆心处另有一直导线,导线中电流方向向里),它们与直导线KL、MN构成闭合回路、回路中电流方向如图所示,则KLMN回路将()A、向左移动B、在纸面内以O为轴转动C、KL边向外、MN边向里转动D、KL边向里、MN边向外转动OLKNMI×C例3: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,给导线通以垂直纸面向里的电流,用N表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比()A.N减小,f=0B.N减小,f≠0C.N增大,f=0D.N增大,f≠0SN×BFFC变形:如果把导线移至S极上方,则又如何?SN×BFFN增大,f向左转换研究对象法练习:电磁炮是一种理想兵器,它的主要原理如图所示,1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹速度大小约为2km/s).若轨道宽为2m,长为100m,通过的电流为10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度应为多大?磁场力的最大功率为多少?(轨道摩擦不计)IIB55T;1.1×107W例6:如图所示,ab、cd为平行的金属导轨,相距为L,其平面与水平面的夹角为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μ=)4/3ααabcdBBLmgBBLmg937153例4:如图甲所示是一倾角为α的光滑平行导轨,轨道间接有电源,间距为L,现在将质量为m的金属棒ab放在导轨上且与导轨垂直,通过电流大小为I,图乙为从b向a得到的平面图,现在平行于图乙的平面内加一匀强磁场,使金属棒能在导轨上保持静止,则所加磁场的磁感应强度B的方向可以从沿____________方向顺时针转到_____________方向范围内;若要使所加磁场的磁感应强度最小,则B的方向应________________,最小值为__________。αα甲abα×乙水平向左沿斜面向上垂直斜面向上mgsinα/IL动态演示例5:如图所示,电源的电动势为3V,内阻不计,导体棒质量为60g,长为1m,电阻为1.5Ω,匀强磁场竖直向上,磁感应强度为B=0.4T。当开关闭合S后,棒从固定光滑绝缘环的底端上滑至某一位置静止。试求在此位置上棒对每一只环的压力为多少?若已知绝缘环半径为0.5m,此位置与环底的高度差为多大?BPQOO’0.5N;0.2m×BOPANmgBIL
本文标题:4.通电导线在磁场中受到的力
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