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1、4.通电导线在磁场中受到的力,【自主学习】,【基础导学】,一、安培力的方向1安培力：通电导线在中受的力2决定安培力方向的因素：(1)方向；(2)方向3左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内让磁感线从进入并使四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向,磁场,磁场,电流,掌心,电流的方向,4安培力的特点与电流方向、磁感应强度的方向都，即安培力F于B和I决定的平面二、安培力的大小1当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F，此时电流受力最大2当磁感应强度B的方向与通电导线时，导线受力为零,垂直,垂直,ILB,平行,3当磁
2、感应强度B的方向与通电导线方向成角时，F.这是一般情况下安培力的表达式其中Bsin是B垂直于电流方向的分量三、磁电式电流表1基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的2工作原理：如右图所示，磁场的方向总沿着均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈平面,ILBsin,线圈,径向,相等,垂直,当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就，I与指针偏角成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小3优、缺点：优点是高，能测出很弱
3、的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱.,越大,越大,均匀,灵敏度,【要点突破】,探究导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系,实验装置:,磁场方向与电流方向垂直的情况,实验方案：,演示实验：,N,电流的方向：垂直于纸面向外,演示1,演示实验：,N,电流的方向：垂直于纸面向里,演示2,演示实验：,电流的方向：垂直于纸面向里,演示3,演示实验：,S,电流的方向：垂直于纸面向外,演示4,实验结果：,返回实验1,2,3,4,水平向右,水平向左,水平向右,水平向左,演示1：磁场方向：向下电流方向：向外受力方向：向右,演示2：磁场方向：向下电流方向：向内受力方向：向左,演示3：磁场方向：向上电
4、流方向：向内受力方向：向右,演示4：磁场方向：向上电流方向：向外受力方向：向左,安培力与磁场，电流的方向关系判定：,左手定则,左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面内，把手放入磁场中让磁感线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。,探究平行通电直导线之间的相互作用点拨：当两通电平行直导线通过的电流方向相同时，两导线相互吸引；当两通电平行直导线通过的电流方向相反时，两导线相互排斥(如图所示),1为什么平行导线间同向电流相互吸引，反向电流相互排斥？提示：如图所示，可先用安培定则判断出其中一根导线如a的电流的磁场，另一导
5、线b处在a的磁场中，再用左手定则判断出b受安培力向左；同理可判出a受的安培力向右，故a、b相互吸引同理电流方向相反时，可得到a、b相互排斥的结论导体间的相互作用也可以这样理解：一个电流进入了另一个电流的磁场中而发生了相互作用,1、同向电流相互吸引，反向电流相互排斥。,2、两电流不平行时，有转动到相互平行且方向相同的趋势。,结论:,同向电流,反向电流,2“安培定则(右手螺旋定则)”和“左手定则”的区别和联系(1)在适用对象上：安培定则研究电流(直线电流、环形电流、通电螺线管)产生磁场时，电流与其产生的磁场的磁感线二者方向的关系；左手定则研究通电导线(或运动电荷)在磁场中受力时，F、I、B三者方向
6、的关系(2)在电流与磁场的关系上：安培定则中的“磁场”与“电流”密不可分，同时存在、同时消失，“磁场”就是电流的磁效应产生的磁场；左手定则中的“磁场”与“电流”可以单独存在，“磁场”是外加的磁场，不是通电导线产生的磁场,(3)在因果关系上：安培定则中的“电流”是“因”，磁场为“果”，正是有了电流(直流电流、环形电流、螺线管电流)才出现了由该电流产生的磁场；左手定则中的“磁场”和“电流”都是“因”，磁场对通电导线的作用力是“果”，有因才有果，而此时的两个“因”对产生磁场的作用力来说缺一不可(4)判断电流方向选取定则的原则：当已知磁感线的方向，要判断产生该磁场的电流方向时，选用安培定则判断电流的方
7、向；当已知导体所受安培力的方向时，用左手定则判断电流的方向,磁电式电流表,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）。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,.,问题电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.,在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.,该磁场并非匀强磁场,问题该磁场是否匀强磁场？,问题该磁场的特点？,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
8、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
9、测电流的方向。,表盘的刻度均匀，I,3磁电式电流表线圈处的磁场为何是辐射状的？提示：极靴和缠绕线圈的圆形铁芯都是用软铁做成的，它们在蹄形磁铁的磁场中被磁化，就会形成均匀辐射状的磁场，如图所示当线圈绕O点沿虚线转动时，垂直于纸面的两个边所在处的磁感应强度B大小相等，但这种辐射状的磁场并不是匀强磁场，因为各处的方向并不相同,【精讲点拨】,1判定安培力的方向应注意的问题在解决有关磁场对电流的作用问题时，能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键，在判定安培力方向时要注意以下几点：(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直，又与电流方向垂直，也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面所以判断时要首
10、先确定磁场与电流所确定的平面，从而判断出安培力的方向在哪一条直线上，然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向,(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时，安培力的方向仍垂直电流与磁场所决定的平面，所以仍可用左手定则来判断安培力的方向，只是磁感线不再垂直穿过手心，而是斜穿过手心(3)在具体判断安培力的方向时初学者由于受到静电力方向判断方法的影响，有时错误地认为安培力的方向沿着磁场方向为避免这种错误，同学们应该把静电力和安培力进行比较，搞清力的方向与场的方向的关系及区别,电荷在电场中某一点受到的静电力是一定的，方向与该点的电场方向要么相同，要么相反电流在磁场中某处受到的磁场力，与电流在磁场中放置的方向有关
11、，电流方向与磁场方向平行时，电流受的安培力最小，等于零；电流方向与磁场方向垂直时，电流受的安培力最大，等于BIL.一般情况下的安培力大于零，小于BIL，安培力的方向均与磁场方向垂直,下图表示放在匀强磁场里的通电直导线，直导线与磁场方向垂直，图中分别标出了电流、磁感应强度和安培力这三个量中的两个的方向，试标出第三个量的方向(注：一般用“”表示电流垂直纸面向里，用“”表示电流垂直纸面向外),解析：对本题的三个通电直导线，均适用左手定则，在这三种情况下均让磁感线垂直穿过手掌心，可得出电流I，磁感应强度B、安培力三者的方向如图所示答案：,例2、在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的
12、直导线ab，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图。,2安培力大小的计算计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式FILB和FILBsin.(1)公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端,(2)当磁场和电流成角时，如下图所示将磁感应强度B正交分解成BBsin和BBcos，而B对电流是没有作用的FBILBILsin，即FBILsin.,(3)安培力公式一般用于匀强磁场，或通电导线所处区域的B的大小和方向处处相同如果导线各部分
13、所处的位置B的大小、方向不相同，应将导体分成若干段，使每段导线所处的范围B的大小和方向近似相同，求出各段导线受的磁场力，然后再求合力,如下图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是(),Ad图最大Bb图最大C一样大D无法判断解析：安培力公式FBIL，其中L为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等答案：C,例、如图所示，线框abcd与导线MN放在光滑水平面上面，ab边与MN平行，导线MN固定，请分析线框的运动情况。,3、通电导线在安培力作用下运动情况的判断方法
14、（1）基本方法：首先确定导线所在位置的磁场分布情况，然后结合左手定则准确判断导线的受力情况，再根据力和运动的关系确定导线的的运动情况。（2）判断安培力作用下物体的运动情况的特殊方法,两条直导线相互垂直，如右图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当恒定电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将()A顺时针方向转动，同时靠近导线ABB逆时针方向转动，同时离开导线ABC顺时针方向转动，同时离开导线ABD逆时针方向转动，同时靠近导线AB,解析：(电流分析方法)如图先分析AB导线中电流产生的磁场方向，再分段找出CD各段所受安培力的方向由左手定则判断，CO段受力向下，DO段受
15、力向上，所以CD导线沿逆时针方向转动，又由于AB、CD导线电流有同向的趋势，由已知结论可知它们同时还相互吸引，故D项正确(结论法)凡转动，必互相靠近，则两导线转动到电流方向相同为止答案：D,例2如图所示，把一重力不计可自由运动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，当通以图示方向的电流时，导线的运动情况是（从上往下看）（）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升,例3把轻质导线圈用细线挂在磁铁N极附近,磁铁的轴线穿过线圈中心,且在线圈平面内。当线圈通以图示方向的电流时线圈将()A发生转动,同时靠近磁铁B发生转动,同时
16、远离磁铁C不发生转动,只靠近磁铁D不发生转动,只远离磁铁,例4、一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，右图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流方向是垂直纸面向里，在通电的瞬间可能产生的情况是()A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力D磁铁受到向左的摩擦力答案：AD,做一做旋转的液体在玻璃皿的中心.液体旋转的方向与你事先的判断是否一致？点拨：当电极与电源两极相连时，液体中会形成由外指向中心的电流，磁极间的磁场方向是向上的，由左手定则判出电流受安培力方向为逆时针方向，故液体将逆时针转动起来，若蹄形磁铁的N极和S极对调，或者电流方向反向，则液体会顺时针转动.,【典例剖析】,如下图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(),解析：将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的大小，根据FBIL计算出安培力的大小，再
