szw34通電導(dǎo)線在磁場中受到的力0120913(二)

1、電現(xiàn)象電現(xiàn)象磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象1.由電生磁由電生磁4.由磁生電由磁生電有聯(lián)系嗎有聯(lián)系嗎?2.電磁作用電磁作用3.磁電作用磁電作用第三章第三章 磁場磁場浙江麗水中學(xué)浙江麗水中學(xué) 宋樟偉宋樟偉如圖所示通電的導(dǎo)線，導(dǎo)線彎成直角，兩條直如圖所示通電的導(dǎo)線，導(dǎo)線彎成直角，兩條直角邊的邊長為角邊的邊長為L，流過的電流為，流過的電流為I，磁感強(qiáng)度為，磁感強(qiáng)度為B求：求： （1）甲圖中通電導(dǎo)線受的安培力的大小和方向；）甲圖中通電導(dǎo)線受的安培力的大小和方向； （2）乙圖中通電導(dǎo)線受的安培力的大小和方向。）乙圖中通電導(dǎo)線受的安培力的大小和方向。一、求解通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題一、求解通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題 甲甲乙

2、乙方法提煉方法提煉：分段法分段法如圖，一根長如圖，一根長L L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m的導(dǎo)線用軟導(dǎo)線懸掛的導(dǎo)線用軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度為在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的勻強(qiáng)磁場中，的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)要使懸現(xiàn)要使懸繩張力為繩張力為0，求：求：（1 1）則導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何？）則導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何？（2 2）如果其他都不變，磁場方向相反，繩子的張力變?nèi)绻渌疾蛔?，磁場方向相反，繩子的張力變?yōu)槎啻鬄槎啻?（3 3）如果其他都不變，磁場方向變?yōu)樨Q直向上，平衡如果其他都不變，磁場方向變?yōu)樨Q直向上，平衡時繩子的張力變?yōu)槎啻髸r繩子的張力變?yōu)槎啻?B B（1 1）用力學(xué)的知識、方用

3、力學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略象解決力學(xué)問題一樣法、思想、策略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題。解決通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題。（2）安順序受力分析，防止少力多力）安順序受力分析，防止少力多力 在傾角為在傾角為3030的光滑斜面上垂直紙面放置一根長的光滑斜面上垂直紙面放置一根長為為L L、質(zhì)量為質(zhì)量為m m的直導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。求的直導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)。求（1 1）若導(dǎo)體對斜面沒有壓力時所施加磁感應(yīng)強(qiáng)度和方）若導(dǎo)體對斜面沒有壓力時所施加磁感應(yīng)強(qiáng)度和方 向；向；（2 2）若磁場方向豎直向下，則磁感應(yīng)強(qiáng)

4、度為多少？）若磁場方向豎直向下，則磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？（3 3）欲使導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度）欲使導(dǎo)體棒處于靜止?fàn)顟B(tài)，所加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 最小為多少？方向如何？最小為多少？方向如何？ 善于畫出立體圖的善于畫出立體圖的合理的（截、剖、投）平面圖；合理的（截、剖、投）平面圖；（2 2）用力學(xué)的知識、方法、思想、策用力學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略象解決力學(xué)問題一樣解決略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題在磁場中的運(yùn)動問題。（3）安順序受力分析，防止少力多力）安順序受力分析，防止少力多力水平放置的兩個平

5、行金屬軌道相距水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m上面上面有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為0.04kg的均勻金屬棒的均勻金屬棒ab，電源電動勢為，電源電動勢為V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.5，滑動變阻器調(diào)到，滑動變阻器調(diào)到2.5時，要在時，要在金屬棒所在位置施加一個垂直與金屬棒所在位置施加一個垂直與ab的勻強(qiáng)磁場，才的勻強(qiáng)磁場，才能使金屬棒能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零，求：對軌道的壓力恰好為零，求：（1）勻強(qiáng)磁場的大小和方向）勻強(qiáng)磁場的大小和方向（2）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度）若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小不變，方向順時針轉(zhuǎn)的大小不變，方向順時針轉(zhuǎn)37，此時，此時ab仍然靜止，則軌道對仍然靜止，則軌道對ab的支持力和摩

6、的支持力和摩擦力為多大？擦力為多大？ab善于畫出立體圖的善于畫出立體圖的合理的（截、剖、投）平面圖；合理的（截、剖、投）平面圖；（2 2）用力學(xué)的知識、方法、思想、策用力學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題。在磁場中的運(yùn)動問題。（3）安順序受力分析，防止少力多力）安順序受力分析，防止少力多力電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉(zhuǎn)變電磁炮是利用磁場對電流的作用力，把電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的如圖所示，把兩根長為成機(jī)械能，使炮彈發(fā)射出去的如圖所示，把兩根長

7、為s，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)，互相平行的銅制軌道放在磁場中，軌道之間放有質(zhì)量為量為m的炮彈，炮彈架在長為的炮彈，炮彈架在長為l、質(zhì)量為、質(zhì)量為M的金屬桿上，的金屬桿上，當(dāng)有大的電流當(dāng)有大的電流I1通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架在磁通過軌道和炮彈時，炮彈與金屬架在磁場力的作用下，獲得速度場力的作用下，獲得速度v1時的加速度為時的加速度為a，當(dāng)有大的，當(dāng)有大的電流電流I2通過軌道和炮彈時，炮彈最終以最大速度通過軌道和炮彈時，炮彈最終以最大速度v2脫離脫離金屬架并離開軌道，設(shè)炮彈運(yùn)動過程中受到的阻力與速金屬架并離開軌道，設(shè)炮彈運(yùn)動過程中受到的阻力與速度的平方成正比，求垂直于軌道

8、平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？度的平方成正比，求垂直于軌道平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度多大？(設(shè)金屬架與炮彈在運(yùn)動過程中所受的總阻力與速度平設(shè)金屬架與炮彈在運(yùn)動過程中所受的總阻力與速度平方成正比方成正比)答案：0.14AI0.46A善于畫出立體圖的善于畫出立體圖的合理的（截、剖、投）平面圖；合理的（截、剖、投）平面圖；（2 2）用力學(xué)的知識、方法、思想、策用力學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略與電磁學(xué)的知識、方法、思想、策略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線略象解決力學(xué)問題一樣解決通電導(dǎo)線在磁場中的運(yùn)動問題。在磁場中的運(yùn)動問題。（3）安順序受力分析，防止少力多力）安順序受力分析，防止少力多力N

9、SFNSF如圖甲、乙所示，條形磁鐵放在水平桌面上，如圖甲、乙所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在甲的在甲的 正中央的上方和乙的左上方固定一根直導(dǎo)線正中央的上方和乙的左上方固定一根直導(dǎo)線MN，導(dǎo)線與磁場垂直，如果給導(dǎo)線通以由，導(dǎo)線與磁場垂直，如果給導(dǎo)線通以由N向向M的電的電流，則流，則（1）與不通電相比，甲圖中的磁鐵受到的支持力和摩）與不通電相比，甲圖中的磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？擦力如何變化？（2）與不通電相比，乙圖中的磁鐵受到的支持力和摩）與不通電相比，乙圖中的磁鐵受到的支持力和摩擦力如何變化？擦力如何變化？FB甲甲乙乙關(guān)鍵關(guān)鍵：把把電磁電磁作用轉(zhuǎn)化為作用轉(zhuǎn)化為磁電磁電作用作用 用左手定

10、則解釋用左手定則解釋“同向電流相吸同向電流相吸”和和“反向電流反向電流相斥相斥”的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。同向相吸同向相吸反向相斥反向相斥1234二、導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動問題二、導(dǎo)體在安培力作用下的運(yùn)動問題 關(guān)鍵關(guān)鍵：（：（1）把把電電電電作用轉(zhuǎn)化作用轉(zhuǎn)化磁電磁電作用作用 (2)搞清因果關(guān)系，搞清因果關(guān)系，“因電生磁因電生磁”，“磁電作用磁電作用” （3）有用的結(jié)論：同相電流相吸，反相電流相斥）有用的結(jié)論：同相電流相吸，反相電流相斥通電矩形導(dǎo)線框通電矩形導(dǎo)線框abcdabcd與無限長通電直導(dǎo)線與無限長通電直導(dǎo)線MNMN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，abab邊與邊與N

11、MNM平行。平行。判斷線框?qū)⑷绾芜\(yùn)動？判斷線框?qū)⑷绾芜\(yùn)動？MNabcdI1I2提示提示：（1）因果關(guān)系法）因果關(guān)系法; (2)電流作用法電流作用法如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛在磁鐵鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直極附近，磁鐵的軸線穿過線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動？判斷線圈如何運(yùn)動？向左擺動向左擺動方法提煉方法提煉：（1）微元法）微元法; (2)等效法等效法如圖如圖,在條形磁鐵在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，磁鐵水極附近懸掛一個線圈，磁鐵水平放置，其軸線與線圈

12、共面并通過線圈的圓心，當(dāng)線圈平放置，其軸線與線圈共面并通過線圈的圓心，當(dāng)線圈中的電流沿圖示方向時，線圈將會如何運(yùn)動？中的電流沿圖示方向時，線圈將會如何運(yùn)動？ISN 從上向下看逆時針從上向下看逆時針轉(zhuǎn)動的同時向右擺動轉(zhuǎn)動的同時向右擺動方法提煉方法提煉：（1）微元法）微元法; (2)等效法等效法NS方法提示方法提示：（1）分段法）分段法; (2)分解法分解法兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一個小距離，其中一條一個小距離，其中一條AB是固定的，另一條是固定的，另一條CD能能自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)直流電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時，自由轉(zhuǎn)動，當(dāng)直流電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線

13、時，CD導(dǎo)線將導(dǎo)線將（ ）A、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABB、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線ABC、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開導(dǎo)線ABD、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線、逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近導(dǎo)線ABABCDIIA方法提示方法提示：（1）分段法）分段法; (2)分解法分解法三、探究磁電式電流表的工作原理三、探究磁電式電流表的工作原理 上課演示用的上課演示用的G表表實(shí)驗用實(shí)驗用G表表軟鐵芯軟鐵芯極靴極靴線圈線圈F1 F2 F1 F2 nBISknBSIkIk結(jié)論結(jié)論：線圈（指針）轉(zhuǎn)過的角度與流過線圈的電流：

14、線圈（指針）轉(zhuǎn)過的角度與流過線圈的電流 成成正比。正比。所以可以根據(jù)線圈的偏轉(zhuǎn)角度能測所以可以根據(jù)線圈的偏轉(zhuǎn)角度能測量量 通過線圈的電流的大小，而且電流表的刻度通過線圈的電流的大小，而且電流表的刻度是是 均勻的。均勻的。F1 F2 結(jié)論結(jié)論：線圈的轉(zhuǎn)動方向與流過線圈的電流方向有關(guān)，：線圈的轉(zhuǎn)動方向與流過線圈的電流方向有關(guān)，所以根據(jù)電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向可以判斷被測的電所以根據(jù)電流表指針的偏轉(zhuǎn)方向可以判斷被測的電流方向流方向。F1 F2 電阻：電阻： 不足不足： 導(dǎo)線細(xì)、電流小，導(dǎo)線細(xì)、電流小，測小電流測小電流優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 靈敏度高，量程靈敏度高，量程容易擴(kuò)大。容易擴(kuò)大。gggUI R例例1.要想提

15、高磁電式電流表的靈敏度，可采用的辦要想提高磁電式電流表的靈敏度，可采用的辦法有法有 ()A增加線圈匝數(shù)增加線圈匝數(shù)B增加永久性磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度增加永久性磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度C增加線圈面積增加線圈面積D減小轉(zhuǎn)軸處摩擦減小轉(zhuǎn)軸處摩擦ABCD提示提示： 解決此題的關(guān)鍵是要理解磁電式電流的結(jié)構(gòu)和測解決此題的關(guān)鍵是要理解磁電式電流的結(jié)構(gòu)和測量原理量原理例例2.關(guān)于磁電式電表的下列說法中正確的是關(guān)于磁電式電表的下列說法中正確的是()A指針穩(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈指針穩(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的力矩與線圈受到的磁力矩方向是相反的受到的磁力矩方向是相反的B通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度通電線圈中的電流越