磁場對通電導線的作用.ppt

1、通電直導線 環(huán)形電流 通電螺線管 產(chǎn)生的磁場如何判斷？,回顧：,1、電鍵接通電路,2、改變電流方向,復原再做一次,顯示磁感線,隱藏磁感線,通電導體在磁場中受力作用演示,磁場對通電導線的作用力（一）,安培力(Ampere force),定義：磁場對電流的作用力稱為安培力，是為了紀念安培而命名的。,安培力的方向,試畫出下述兩實驗結果的正視圖：,左手定則（left-hand rule）,實驗結論：安培力的方向既跟磁場方向垂直FB，又跟電流方向垂直FI，故安培力的方向總是垂直于磁感線和通電導線所在的平面，即：F安BI平面,伸開左手：,磁感線垂直穿入手心,四指指向電流的方向,大拇指所受安培力的方向,思考

2、與討論,如圖所示，當通電導線的電流垂直紙面向外，磁場豎直向上時，導線所受的安培力水平向左，現(xiàn)在若將電流方向和磁場的方向同時反向，則安培力的方向是不是也反向？,結論：當電流方向和磁場方向同時反向時，安培力方向不變。,F,I,I,F,F,例題1：確定圖中電流，磁場，安培力三者中未知的方向。,（1）,（2）,（3）,課堂練習,F,F,F,I,（4）,（5）,（6）,課堂練習,例題1：確定圖中電流，磁場，安培力三者中未知的方向。,I,B,（7）,（8）,（9）,垂直紙面向外,無安培力,課堂練習,例題1：確定圖中電流，磁場，安培力三者中未知的方向。,B,I,F,F,（10）,（11）,例題1：確定圖中電

3、流，磁場，安培力三者中未知的方向。,課堂練習,（12）,例題2：試畫出下列各圖中通電導體棒ab所受安培力的方向：,課堂練習,問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用,請使用剛學過的知識解釋本實驗結果。,同向電流相互吸引。,反向電流相互排斥。,結論:,同向電流,反向電流,（1） 在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受安培力F等于磁感應強度B、電流I和導線的長度L三者的乘積。,問題:如果既不平行也不垂直呢？,即：,（2）平行時：,適用條件：1）勻強磁場 2）導線與磁場垂直,安培力(Ampere force)的大小,F=ILBsin,如圖所示，導線abc為垂

4、直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導線拓在的平面與勻強磁場垂直,勻強磁場的磁感應強度為B,求導線abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,課堂練習,F=BIL,F=BIL中的L為有效長度,思考與討論,試指出下述各圖中的安培力的大小。,磁場對通電導線的作用力（二）,一:安培力作用下的平衡問題,1.如圖所示質量為m=50g的銅棒，長L10cm，用長度均為L的兩根軟導線水平地懸吊在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度B1/3T，通電后，棒向紙外偏轉的最大偏角37，此銅棒中電流的大小為多少？,B,課堂練習,2.如圖所示，金屬桿ab的質量為m，長為L，通過的電流為I，處在磁感應強度為B的勻強磁場中，結

5、果ab靜止在水平導軌上。若磁場方向與水平導軌成角，求： （1）棒ab受到的摩擦力； （2）棒對導軌的壓力。,課堂練習,3.如圖所示,兩平行光滑導軌相距為20cm,金屬棒 MN的質量為1.010-2kg,電阻R8,勻強磁場 方向豎直向下,磁感應強度B=0.5T,電源電動勢 E=10V,內電阻r=1.當電鍵K閉合時,MN處于平衡 狀態(tài),求變阻器R1的取值為多少？（設450）,課堂練習,磁場對通電導線的作用力（三）,通電導線的運動問題,基本方法 1.畫出導線所在處的磁場方向 2.確定電流方向 3.根據(jù)左手定則確定受安培力的方向 4.根據(jù)受力情況判斷運動情況 特殊方法： 1電流元法 2特殊位置法 3等

6、效法 4利用結論法,例1 如圖3-20所示，兩根互相絕緣、垂直放置的直導線ab和cd，分別通有方向如圖的電流，若通電導線ab固定不不動，導線cd能自由運動，則它的運動情況是( ). A順時針轉動，同時靠近導線ab B順時針轉動，同時遠離導線ab C逆時針轉動，同時靠近導線ab D逆時針轉動，同時遠離導線ab,電流微元法,B,F方向,F方向,B,B,F,例2 如圖所示，有一通電直導線放在蹄形電磁鐵的正上方，導線可以自由移動，當電磁鐵線圈與直導線中通以圖示的電流是時，有關直導線運動情況的說法中正確的是（從上往下看）（ ） A、順時針方向轉動，同時下降 B、順時針方向轉動，同時上升 C、逆時針方向轉

7、動，同時下降 D、逆時針方向轉動，同時上升,N,S,特殊位置法分析運動,C,等效法分析運動,N,S,例3 如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內，當線圈中電流沿圖示方向流動時，將會出現(xiàn)( ) 16 A線圈向磁鐵平移 ,9 B線圈遠離磁鐵平移 ,1 C從上往下看，線圈順時針轉動，同時靠近磁鐵 ,11 D從上往下看，線圈逆時針轉動，同時靠近磁鐵,電流微元法,特殊位置法,F,F,F,F, I方向, I方向,D,電流微元法、特殊位置法、等效法分析運動,電流微元法、 特殊位置法分析運動,N,S,B,F方向,F方向,B,B,F,等效法分析運動,N,S,例4、如圖兩個同樣的導

8、線環(huán)同軸平行懸掛，相隔一小段距離，當同時給兩導線環(huán)通以同向電流時，兩導線環(huán)將：( ) A、吸引B、排斥C、保持靜止D、邊吸引邊轉動,結論法：同向電流互相吸引,A,N,N,S,S,例5、如圖所示，一條勁度系數(shù)較小的 金屬彈簧處于自由狀態(tài)，當彈簧通以 電流時，彈簧將（ ） .縱向收縮，徑向膨脹； .縱向伸長，徑向收縮； .縱向收縮，徑向伸長； .縱向伸長，徑向膨脹。,A,螺線管通電后，在軸向上有收縮趨勢；在徑向上有擴張趨勢,（4）推論分析法,等效法分析運動,N,S,例6 如圖所示，在條形磁鐵S極附近懸掛一個線圈，線圈與水平磁鐵位于同一平面內，當線圈中電流沿圖示方向流動時，將會出現(xiàn)( ) 16, A

9、線圈向磁鐵平移 ,9 B線圈遠離磁鐵平移 ,1 C從上往下看，線圈順時針轉動，同時靠近磁鐵 ,11 D從上往下看，線圈逆時針轉動，同時靠近磁鐵,電流微元法,特殊位置法,F,F,F,F, I方向, I方向,D,磁場對通電導線的作用力（四）,磁電式電流表,一、磁電式電流表的構造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。,鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉動。,.,問題電流表中磁場分布有何特點呢？ 電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布的. 所謂均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度.,

10、在以鐵芯為中心的圓圈上， 各點的磁感應強度B 的大小是相等的.,該磁場并非勻強磁場,問題該磁場是否勻強磁場？,問題該磁場的特點？,二、電流表的工作原理,1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉到什么角度，它的平面都跟磁感應線平行，當電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉到，線圈轉動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉動的力矩，其大小,隨線圈轉動的角度增大而增大，當這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉動的力矩相平衡時，線圈停止轉動。,2、磁場對電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉的角度

11、也越大，因而根據(jù)指針的偏轉角度的大小，可以知道被測電流的強弱。,3、當線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉方向，可以知道被測電流的方向。,表盤的刻度均勻，I,三、電動機 1、思考：如果放在磁場中不是一段通電導線，而是一個通電的矩形線圈abcd，會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 2、電動機基本構造：定子和轉子。,3、功率有大有??； 分直流電動機和交流電動機 4、應用： 看插圖,直流電動機示意圖,視頻,B,課堂練習,13、如圖所示的天平可用來測定磁感應強度.天平的右臂下面掛有一個矩形線圈，寬為L，共N匝.線罔的下部懸在勻強磁場中，磁場方向垂直紙而.當線圈

12、中通有電流I(方向如圖)時，在天平左、右兩邊加上質量各為m1、m2的砝碼，天平平衡.當電流反向(大小不變)時，右邊再加上質量為m的砝碼后，天平重新平衡.由此可知( ) A、磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為(m1-m2)g/NIL B、磁感應強度的方向垂直紙面向里，大小為mg/2NIL C、磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為(m1-m2)g/NIL D、磁感應強度的方向垂直紙面向外，大小為mg/2NIL,3如圖所示，兩根平行放置的長直導線a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場力大小為F1，當加入一與導線所在平面垂直的勻強磁場后，a受到的磁場力大小變?yōu)镕2，則此時b受到的磁場力大小變?yōu)椋?） A.F2 B.F1F2 ,12 C.F1F23,7 D.2F1F2 3,4,F1,a,b,F1,F2=F1-FB,F 2= F2,A,B,B,FB,FB,F2=F1-FB=F2,6.質量為m的通電細桿ab置于傾角為的導軌上，導軌的寬度為d，桿ab與導軌間的摩擦因數(shù)為.有電流時，ab恰好在導軌上靜止，如圖3-24所示.圖(b)中的四個側視圖中，標出了四種可能的勻強磁場方向，其中桿ab與導軌之間的摩擦力可能為零的圖是 ( ).,圖3-24,A B,10,14,25,16,5,3,mg,mg,mg,mg,F,N,F,F,N,F,N,4、在傾角為的光滑斜面