5.4探究安培力.ppt

1、3.4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力,定義：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。,安培力的定義,麥克斯韋稱贊安培的工作是“科學(xué)上最光輝的成就之一，還把安培譽(yù)為“電學(xué)中的牛頓”。,問題,安培力的方向與什么因素有關(guān)呢？,通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。,在電場(chǎng)中，正電荷所受電場(chǎng)力的方向就是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。那么，在磁場(chǎng)中，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向是不是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向呢？,一、安培力的方向,按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。甲 乙,2、上下交換磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化 丙 丁,甲,乙,丙,控制變量法,丁,實(shí)

2、驗(yàn)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)論：安培力方向既與磁場(chǎng)方向垂直，也與電流方向垂直,左手定則：伸開左手，使拇指與其余四指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心垂直進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。,一、安培力的方向,I,判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,前面，我們?cè)岬絻蓷l互相平行的通電直導(dǎo)線，當(dāng)通以同向電流時(shí)互相吸引，而通以反向電流時(shí)會(huì)互相排斥，試用剛學(xué)的知識(shí)解釋。,A的磁場(chǎng),C的磁場(chǎng),B的磁場(chǎng),D的磁場(chǎng),（1） 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L三者

3、的乘積。,即：,（2）導(dǎo)線與磁場(chǎng)平行時(shí)：,二、安培力的大小,FILB,問題:當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成時(shí)，導(dǎo)線受到的安培力多大呢？,把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：,一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B =Bsin,另一分量與導(dǎo)線平行 B =Bcos,平行于導(dǎo)線的分量B不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B決定,即F=ILB,F=ILBsin,二、安培力的大小,將B =Bsin代入得,通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直的情況,B,B,FILB,公式： F=ILBsin,安培力的大小,對(duì)公式 FILBsin 的理解,2.公式FILBsin 中是B和I方向的夾角，當(dāng)90時(shí)sin 1，公式變?yōu)镕ILB.,3

4、. 彎曲導(dǎo)線變成直導(dǎo)線 L是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度。,若是彎曲導(dǎo)線，可視為起點(diǎn)到終點(diǎn)的一條通電直導(dǎo)線。,1.在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),針對(duì)訓(xùn)練2： 將長(zhǎng)度為20 cm、通有0.1 A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如下圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向,解析：由左手定則和安培力的計(jì)算公式得： (1)因?qū)Ь€與磁感線平行，所以安培力為零； (2)由左手定則知：安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右，大小FBIL， F 10.10.2 N0.02 N； (3)安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上，大小FBIL0.02 N. 答案：(1)0導(dǎo)線與

5、磁感線平行(2)0.02 N安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右(3)0.02 N安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上,1、磁電式電流表的構(gòu)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(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。,.,三、磁電式電流表,( 1 ) 蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn) 生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。,2. 電流表的工作原理,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，N極在下，S極在上，鹽水就會(huì)旋轉(zhuǎn)起來,(1) 猜想一下，鹽水轉(zhuǎn)動(dòng)的方向， 并實(shí)際做一做實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證 (2) 探究鹽水旋轉(zhuǎn)的原因,做一做,質(zhì)量為0.2的金屬桿垂直放置在相距1m的水平軌道上,軌道長(zhǎng)為4m,金屬桿上通以I=5A的恒定電流，如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)B垂直軌道平面向上，大小為4T,金屬桿與軌道間摩擦忽略不計(jì)，求金屬桿離開