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1、磁场对通电导线的作用 一 安培力1 前言 既然通电导线能产生磁场 它本身也相当于一个磁体 那么通电导线是否也受到磁场力的作用呢 实验研究 2 实验 把一段直导线放到磁场中 当导线中有电流通过时 可以看到原来静止的导线会发行运动 装置示意图 3 实验现象 当导线方向与磁场方向垂直时 它所受的安培力最大当导线方向与磁场方向一致时 导线不受安培力当导线方向与磁场方向斜交时 它所受的安培力介于最大值和0之间 4 安培力 通电导体在磁场中受到的力称为安碚力F 5 思考 影响安培力大小的因素有哪些 垂直时 6 猜想 导线的长度L 电流的大小I再做实验 实验 三块相同的磁铁并排放置 可认为磁极间的磁场是均匀
2、的 将一根直导线悬挂在磁铁的两极间 有电流通过时导线将摆动一个角度 通过这个角度可以比较导线所受安培力的大小 分别接通 2 3 和 1 4 可以改变导线通电部分的长度 电流强弱由外部电路控制 1 L不变 改变I 2 I不变 改变L 实验发现 在同一磁场中 电流一定时 通电导线越长 导线所受安培力越大 7 结论 精确的实验表明 通电导线在磁场中受到的安培力的大小 既与导线的长度L成正比 又与导线中的电流I成正比 即与I和L的乘积成正比 8 安培力计算公式 F BILB是比例系数 在同一磁场中 通电导线长度一定时 电流越大 导线所受安培力越大 二 磁感应强度1 讨论比值的情况 对于不同的磁场 比例
3、关系都成立 但在不同的磁场中 比例系数B不一样 2 定义 比值叫磁感应强度 类似电场强度 3 定义式 4 单位 在国际单位制中 磁感应强度的单位是特斯拉 简称特 国际符号是T 1T的物理意义 5 B的一般大小 常见的地磁场磁感应强度约是3 10 5T 7 10 5T 永磁铁磁极附近的磁感应强度约是10 3T 1T 在电机和变压器的铁芯中 磁感应强度可达0 8T 1 4T 6 磁感应强度B的方向 而磁场的方向 沿磁感线的切线方向7 物理意义 磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向 8 匀强磁场 磁场的某一区域里 磁感应强度的大小和方向处处相同 这个区域的磁场叫匀强磁场 该点磁场的方向 小磁针静止
4、时N极所指的方向 例 解 由安培力计算公式 F BIL得地磁场对这根导线的安培力为F 0 50 10 4 30 20N 三 安培力的方向 左手定则 F方向 既跟磁感应强度B的方向垂直 又跟电流I的方向垂直 例 由左手定则判断四个图中所标方向正确的是 红色箭头表示的是电流方向 ABCD 四 电动机1 思考 如果放在磁场中不是一段通电导线 而是一个通电的矩形线圈abcd 会发生什么现象 2 电动机基本构造 定子和转子 3 功率 有大有小 4 种类 分直流电动机和交流电动机5 应用 看插图 直流电动机示意图 视频 小结一 安培力1 概念 通电导体在磁场中受到的力称为安碚力F2 大小 F BIL3 方
5、向 F B F I F垂直I B所在平面 左手定则确定二 磁感应强度1 公式 2 物理意义 反映了磁场的强弱3 单位 特斯拉 简称特 国际符号是T4 方向 与该处磁场方向同5 匀强磁场 B的大小和方向处处相同 这个区域叫匀强磁场 用一块蹄形磁铁慢慢地接近发光的白炽灯泡 可以看到灯丝颤抖起来 猜猜看 灯丝里通过怎样的电流 才能使灯丝颤抖 一 安培力 1 安培力 2 IB时 F最大 I B时 F最小 等于零 1 F IL的意义 二 磁感应强度 3 F BIL 2 定义 二 磁感应强度 4 单位 5 方向 6 匀强磁场 3 公式 在磁场中放一根与磁场方向垂直的通电导线 它的电流强度是2 5A 导线长
6、1cm 它受到的安培力为5 10 2N 则 这个位置的磁感应强度是多大 如果把通电导线中的电流强度增大到5A时 这一点的磁感应强度应是多大 如果通电导线在磁场中某处不受磁场力 是否肯定这里没有磁场 例题1 解 应为2T 有两种可能 a 该处没有磁场 b 该处有磁场 只不过通电导线与磁场方向平行 不能肯定 图2 3 9安培的平行导线实验 3 你能判定通电后它们之间作用力的方向吗 巩固练习 1 下列说法中错误的是 A 磁场中某处的磁感应强度的大小 就是通以电流I 长为L的一段很短的导线放在该处时所受安培力F与I L的乘积的比值 B 一段很短的通电导线放在某处不受安培力作用 则该处一定没有磁场 C
7、一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安培力比放在B处大 则A处磁感应强度可能比B处磁感应强度大 D 因为B F IL 所以某处的磁感应强度B跟磁场力F成正比 跟电流强度I和导线长度L的乘积IL成反比 ABD 巩固练习 巩固练习 3 如图所示 表示一根放在磁场里的通电直导线 直导线与磁场方向垂直 图中已分别标明电流 磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向 请标出第三个量的方向 4 关于磁场和磁感线的描述 正确的说法有 A 磁极之间的相互作用是通过磁场发生的 磁场和电场一样 也是一种物质B 磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方向C 磁感线总是从磁铁的北极出发 到南极终止D 磁感线就是细铁屑在磁铁
8、周围排列出的曲线 没有细铁屑的地方就没有磁感线 AB A 放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向B 放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向C 放在该点的小磁针静止时N极所指的方向D 通过该点磁感线的切线方向 5 磁场中某点的磁感应强度的方向 CD 6 一束带电粒子沿水平方向飞过小磁针上方 并与磁针指向平行 能使磁针的S极转向纸内 如图1所示 那么这束带电粒子可能是 A 向右飞行的正离子束B 向左飞行的正离子束C 向右飞行的负离子束D 问左飞行的负离子束 BC 7 在图中分别标出磁场中通电导线的电流方向 磁场方向和导线所受磁场力的方向 其中正确的是 CD 8 在图中 标出了磁场B的方向 通电直导线中电流I的方向 以及通电直导线所受磁场力F的方向 其中正确的是 A B C D AC 9 如图所示的四种情况 通电导线均置于匀强磁场中 其中通电导线不受安培力作用的是 C 一 安培力 1 安培力 2 IB时 F最大 I B时 F最小 等于零 1 F IL的意义 二 磁感应强度 3 F BIL 2 定义 4 单位 5 方向 6 匀强磁场 1 大小 2 方向 左手定则 F BIL IB 3 公式 三 安培力的大小和方向 垂直于纸面向外 10 下面各图中 知I B方向 画F方向
