4 通电导线在磁场中受到的力(第一课时 拔中)

重庆市忠县拔山中学校罗从武第四节通电导线在磁场中受到的力（第一课时）一、安培力的定义通电导线在磁场中受到的力称为安培力二、安培力的方向1、F、B、I方向关系遵循左手定则2、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3、结论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BIF注意：电流与磁场方向不一定垂直FIBFIBααBBIFαBI思考：1、判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB2、画出图中通电导线棒所受安培力的方向【答案】由左手定则作答。【注意】安培力的方向永远与导线垂直。3、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同向平行电流相互吸引。反向平行电流相互排斥。结论:FFF同向电流F反向电流思考：通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一光滑水平面内，电流方向如图所示，ab边与NM平行。判断线框将如何运动MNabcdI1I2在匀强磁场中，3、既不平行也不垂直三、安培力的大小F=ILBBθI1.当电流和磁场垂直时2.当电流和磁场平行时，F＝0B与I夹角为θF=ILBsinθIB0o0F90OFIBL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决定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况4、对安培力大小计算公式的深刻理解1）公式F＝ILB中L指的是“有效长度”．2）弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端向末端．（推论：任意闭合通电线圈在磁场中受到的安培力为零。）1、如图所示导体框中电流为I，导体框垂直于磁场放置，磁场磁感应强度为B，AB与CD相距为d，则在图甲、乙两种情况下，导体棒MN和MON受到的安培力为多少？(图乙中MN连线垂直于框架AB、CD)思考答案：BId解析：①在图甲中由于棒MN垂直于磁场，故所受安培力为：F1＝BId/sinθ②在乙图中MON的等效长度为MN连线，由题意可知等效长度为d.故所受安培力为：F2＝BId.迁移与应用例2如图,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线,电流为I,磁感应强度为B,求各导线所受到的安培力大小。解析:A图中FA=BILcosα,此时不能死记公式,而写成sinα,要理解公式的本质是有效长度或有效磁场,要正确分解。B图中,导线在纸平面内,因此B⊥I,故FB=BIL。C图是两根导线组成的折线abc,整体受力实质上是两部分直导线分别受力的矢量和,其有效长度为|ac|(即从a→c的电流),故FC=2BIL。D图是从a→b的半圆环电流,分析圆弧上对称的每一小段电流,受力抵消合并后,其有效长度为|ab|,故FD=2BIR。在E图中,用导线将abc接通形成闭合线圈,各导线受力的矢量和为零,故合力为零。所以,闭合的通电线圈受安培力为零。即E图中,FE=0。答案:A.BILcosαB.BILC.2BILD.2BIRE.03.(2010年高考上海卷)如图所示，长为2l的直导线折成边长相等，夹角为60°的V形，并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中，磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时，该V形通电导线受到的安培力大小为()A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC拓展：若用导线连成闭合回路，该回路所受的安培力是多大？4、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直导线MN，导线与磁场垂直，给导线通以由N向M的电流，则()A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B.磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C.磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D.磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用ANSF（1）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5FB四、磁电式电流表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。.［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.该磁场并非匀强磁场［问题］该磁场是否匀强磁场？［问题］该磁场的特点？2、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，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，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3）、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变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。表盘的刻度均匀，θ∝I