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1、4 磁场对通电导线的作用力,演示：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。,通电导线在磁场中受到的力称为安培力,一、安培力的方向,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,F、B、I方向关系,示意图,安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面,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,示意图,安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面,判定
2、以下通电导线所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,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,用学过的知识加以判断,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,（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？,二、安培力的大小,即垂直时： F=ILB,（2）平行时：F0,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
3、仅由B1决定,即F=ILB1,F=ILBsin,二、安培力的大小,将B1=Bsin代入得,通电直导线与磁场方向不垂直的情况,公式： F=ILBsin,表示磁场方向与电流方向间的夹角,在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场,二、安培力的大小,问题:若B与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？,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
4、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
5、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。,表盘的刻度均匀，I,关于通电导线所受安培力F的方向、磁感应强度B的方向和电流I的方向之间的关系，下列说法正确的是 ( ) AF、B、I三者必须保持相互垂直 BF必须垂直B、I，但B、I可以不相互垂直 CB必须垂直F、I，但F、I可以不相互垂直 DI必须垂直F、B，但F、B可以不相互垂直,解析：选B.安培力F总
6、是与磁感应强度B和电流I决定的平面垂直，但B与I(即导线)可以垂直，也可以不垂直如果通电导线受安培力时，力F与磁场及力F与导线都是垂直的，故A、C、D均错，B正确,画出图中通电导线棒所受安培力的方向。,由左手定则作答。,【注意】安培力的方向永远与导线垂直。,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,如图所示，直角三角形abc组成的导线框内通有电流I1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场B2T中，AC=
7、40cm， ，求三角形框架各边所受的安培力。,将长为1 m的导线ac，从中点b折成如图所示形状，放入B0.08 T的匀强磁场中，abc平面与磁场垂直，若在导线abc中通入25 A的直流电，则整根导线所受安培力大小为多少？,弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端,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,2A，方向从M到N,如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通
8、电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是( ),A.B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下 B.B=mgtan/IL，方向竖直向下 C.B=mg/IL，方向水平向左 D.B=mgcos/IL，方向水平向左,I,BC,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( ),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,如图所示，把轻质导电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
9、图所示方向的电流后，则线圈 ( ) A向左运动 B向右运动 C静止不动 D无法确定,A,解析：选A. 法一：等效法把通电线圈等效成小磁针由安培定则知，线圈等效成小磁针后，左端是S极，右端是N极，异名磁极相吸引，线圈向左运动 法二：电流元法如图所示，取其中的上、下两小段分析，根据其中心对称性知线圈所受安培力的合力水平向左，故线圈向左运动,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ab B.逆时针方向转动，同时离开ab C.顺时针方向转动，同时离开ab D.逆时针方向转动，同时靠近ab,a,b,c,d,D
10、,如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向 的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导线A所受的安培力方向水平向 .,A,I,B,I,右,右,如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会( ),A.纵向收缩,径向膨胀 B.纵向伸长,径向膨胀 C.纵向伸长,径向收缩 D.纵向收缩,径向收缩,纵向,A,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,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
11、动,S,C,如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是( ),B,A.逐渐变大 B.先变大后变小 C.逐渐变小 D.先变小后变大,I,B,如图所示，MN是一条水平放置的固定长直导线,导线中通有大小不一为I1,方向如图所示的电流.P是一个通有电流I2的,与MN共面的金属圆环,圆环P在磁场作用下将( ),M,I1,P,A.沿纸面向上运动 B.沿纸面向下运动 C.上半部垂直纸面向外, 下半部垂直纸面向里转动 D.上半部垂直纸面向里, 下半部垂直纸面向外转动,I2,N,B,如图所示，一根有质量的金属棒M
12、N，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以( ),A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向 C.适当增大电流 D.使电流反向,M,N,a,b,C,如图所示导线abcd置于坚直向上的匀强磁场中,可绕OO轴转动,导线通电后向纸外偏离竖直方向角而平衡,如果改用密度为原来1/2的导线,要使该导线在原来位置平衡,下列方法可采用的是( ),A.将磁感强度改为原来的1/2 B.将bc边的长度改为原来的1/2 C.将电流强度减为原来的1/2 D.将ab和cd两边的长度减为原来的1/2,ACD,再见,【例
13、题1】画出图中第三者的方向。,【答案】由左手定则作答。,【注意】安培力的方向永远与导线垂直。,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,一、电流表的组成,永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘,二、电流表的工作原理,1、线框在匀强磁场中的磁力矩,2、电流表的工作原理,3、电流表的特点,A、刻度均匀,B、存在满偏电流、固定的内电阻,C、示数太大或太小时，读数不是很准确,质量为m0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为37的平行放置的导轨上，导轨的宽度d0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数0
14、.4，磁感应强度B2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如图3410所示现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？,例3,图3410,【解析】 杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩擦力向下，当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin. 正确地画出两种情况下的受力图如图3411所示， 由平衡条件列方程求解,根据第一幅受力图列式如下： F1mgsinFf10 FN1mgcos0
15、 Ff1FN1 F1BImaxd 解上述方程得：Imax0.46 A,图3411 根据第二幅受力图 F2Ff2mgsin0 FN2mgcos0 Ff2FN2 F2BImind. 解上述方程得：Imin0.14 A.,【答案】 0.14 AIab0.46 A 【思维总结】 (1)必须先将立体图转换为平面图，然后对物体受力分析，要注意安培力方向的确定最后根据平衡条件或物体的运动状态列出方程 (2)注意静摩擦力可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围,关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是( ),A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用 B.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直 C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直 D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的平面,BCD,磁场中某处的磁感线如图所示( ),A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小,a,b,B,如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,
