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1、第四节 磁场对通电导线的作用力,第三章 磁场,安培力:通电导线在磁场中受到的力,一、安培力的方向,按照右图所示进行实验。 1、改变导线中 电流的方向,观察受力方向是否改变。 2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向,观察受力方向是否变化。 通过这两种情况的分析,我们实际上已经了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗?,实验演示:,安培力方向垂直于电流和磁场方向,即垂直于电流和磁场所在的平面。,判定以下通电导线所受安培力的方向,问题: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。在什么情况下两条导线相互吸引,什么情况下相互排斥?请你运用学过的知识进
2、行讨论并做出预测,然后用实验检验你的预测。,电流方向相同时,将会吸引; 电流方向相反时,将会排斥。,?,演示:,分析:,电流方向相同,电流方向相反,问题:在匀强磁场B中,通电直导线与磁场方向垂直的情况下,导线上的电流为I,导线所受安培力F应怎样求?,(1) 在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即: F=ILB,平行呢?,(2)平行时:F0,如果既不平行也不垂直呢?,二、安培力的大小:,把磁感应强度B分解为两个分量: 一个分量与导线垂直 B1=Bsin 另一分量与导线平行 B2=Bcos 平行于导线的分量B2不对通
3、电导线产生作用力,通电导线所受作用力仅由B1决定。 即F=ILB1,将B1=Bsin代入得: F=ILBsin,B2,B1,安培力的大小: (1) 在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直的情况下,导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 即: F=ILB,(2)平行时:F0,(3)公式:,F=I L B sin,表示磁场方向与电流方向间的夹角, 在中学阶段,F=I L B sin仅适用于匀强磁场,三、磁电式电流表,1、磁电式电流表由哪些基本部分组成?最基本的是哪些部分? 2、这些基本组成部分哪些是可以动的?哪些是固定的? 3、各个部分起到什么作用? 4、你可以简述磁
4、电式电流表的工作原理吗?,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)。,最基本的是磁铁和线圈。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,关于电流表的工作原理,请思考,线圈的转动是怎样产生的? 线圈为什么不一直转下去? 为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱? 如何根据指针偏转的方向来确定电路上电流的方向? 使用时要特别注意什么?,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
5、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。,3、磁电式电流表的特点,1、表盘的刻度均匀,I。 2、灵敏度高,但过载能力差。 3、满偏电流Ig,内阻Rg反映了电流表的最主要特
6、性。,例题:长度为20cm的通电直导线放在匀强磁场中,电流的强度为1A,受到磁场作用力的大小为2N,则磁感应强度B: ( ),A、B10T B、B10T C、B10T D、不能确定,B,例题:如图所示,在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒ab悬挂在水平位置上,金属棒中通入由a到b的稳定电流I,这时两根细线被拉紧,现要想使两根细线对金属棒拉力变为零,可采用哪些方法: ( ),(A)、适当增大电流I ( B)、将电流反向并适当改变大小 (C)、适当增大磁场 (D)、将磁场反向并适当改变大小,AC,例题:如图所示,在磁感应强度为1T的匀强磁场中,有两根相同的弹簧,下面挂一条长为0.5m,质量为0.1kg的金属棒MN,此时弹簧伸长10cm,欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何?,M,N,