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1、第3章 第4节通电导线在磁场中受到的力,一、知识回顾,如何描述磁场强弱？,安培力(Ampere force),1、定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。,思考与讨论,改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。 改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。,请总结F、B、I的方向关系。,F、B、I方向关系,左手定则：伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，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,遵循左手定则,再次提醒：一定要使用左手！,1.电流与磁场方向不一定垂直； 2.安培力的方向既垂直于电流
2、方向又垂直于磁场方向，即安培力垂直电流和磁场所确定的平面,例1：确定图中安培力的方向。,一.安培力的方向,F,F,F,垂直纸面向外, F,例2、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物理量的方向,F,B,B,F,I,课本 P94 问题与练习：1,F,F,F,E,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,请使用刚学过的知识解释本实验结果。,同向电流相互吸引。,反向电流相互排斥。,结论:,同向电流,反向电流,把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波
3、,当开关接通后,将看到的现象 是( ),A.弹簧向上收缩 B.弹簧被拉长 C.弹簧上下振动 D.弹簧仍静止不动,S,C,（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。,问题:如果既不平行也不垂直呢？,即：,（2）平行时：,三、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,F=ILBsin,将B1=Bsin代入得,通电直导线与磁场方向不垂直的情况,三、安培力
4、的大小,0,0.02N 水平向右,0.02N 垂直导线， 斜向左上方,将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向,I,B,I,B,30,I,B,GGLX 巩固练习,公式： F=ILBsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场,三、安培力的大小,结论：F一定与B垂直，一定与I垂直。但B与I不一定垂直。,问题：F、B、I一定两两垂直吗？,F=BIL中的L为有效长度 (弯曲的通电导线的有效长度L等于连接两端点的直线长度，相应的电流沿L由始端流向末端),思考与
5、讨论,对导线长度的理解,注意：任一闭合通电导线的有效长度为0，即所受安培力为0。,F=BIL,思考与讨论,试指出下述各图中的安培力的大小。,安培力作用下导线运动方向的判断,自由,固定,解析：两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势,例题,1、推理分析法：,两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（） A顺时针方向转动，同时靠近abB逆时针方向转动，同时离开abC顺时针方向转动，同时离开abD逆时针方向转动，同时靠近ab,A,例5、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体，导体
6、AB将（AB的重力不计） A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 C、顺时针转动，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动,2、特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一般位置。,I,F,F,N,S,F,A、逆时针转动，同时向下运动,向外,向里,如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是( ),GGLX 巩固练习,A静止不动 B向纸外平动 CN极向纸外，S极向纸内转动 DN极向纸内，S极向纸外转动,C,例6、如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有
7、逆时针方向的电流时，从上往下看线圈将向哪个方向偏转？,从上向下看逆时针转动,N,例7、如图，把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？,向左摆动,3、等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。,例6、如图在条形磁铁N极处悬挂一个线圈，当线圈中通有逆时针方向的电流时，从上往下看线圈将向哪个方向偏转？,从上向下看逆时针转动,N,同时向左摆动,6、在垂直纸面向里的匀强磁场B中，有一个垂直磁感线的环形线圈，通有顺时针电流I，如图所示，则下列
8、叙述中正确的是 A、环形线圈所受的磁力的合力为零 B、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C、环形线圈有收缩的趋势 D、环形线圈有扩张的趋势,AD,课堂练习,（1）绳子拉力_ (变大,变小,不变) （2）桌面对磁铁的支持力_ （3）桌面对磁铁的摩擦力_(有,无).,变大,变小,无,桌面对磁铁的摩擦力 _(有,无) 方向_.,有,水平向右,5 变换研究对象法,12、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（ ） A磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C磁铁对桌面压力增大，不受
9、桌面的摩擦力作用 D磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用,A,课堂练习,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。,.,四、磁电式电流表,由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。,由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。,电流表的工作原理,=NBIS/k
10、,电流表构造中最大的特点：两极间的极靴和极靴中间间的铁质圆柱，它们的磁场都沿半径方向，是均匀地辐向分布的，如图所示。,这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始终与磁场平行，表盘的刻度就是均匀的了。,电流表的构造,电流表的特点,1、灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；,2、电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；,3、电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。,如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，N极在下，S极在上，盐水就会旋转起
11、来,(1) 猜想一下，盐水转动的方向， 并实际做一做实验来验证 (2) 探究盐水旋转的原因,XSND 小试牛刀,答案： (1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转 (2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转,ABD,2、下列说法中正确的是（ ） A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零 B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的地方，受到的安培力一定为零 C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用，则该处磁感应强度为零 D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零,课堂练习,BCD,3、一根长为0.2 m的电流为2 A的通电导线，放在磁感应强度为0.5 T的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（ ）,A、0.4N B、0.2N C、0.1N D、0,4、试画出下列各图中安培力的方向：,课堂练习,5、试画出下列各图中通电导体棒ab所受安培力的方向：,课堂练习,14、如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其他电阻不计),课堂练习,
