磁场通电导线的作用力

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1、磁场通电导线的作用力Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望几种常见磁场磁感线分布几种常见磁场磁感线分布安培定则：安培定则：用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一用右手握住导线，让伸直的大拇指所指的方向跟电流的方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。直线电流的磁场的磁感线直线电流的磁场的磁感线I侧视图侧视图俯视图俯视图直线电流的磁场的磁感线直线电流的磁场的磁感线由直到曲环形电流周围环形电流周围磁感线磁感

2、线安培定则：安培定则：让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是环形导线伸直的大拇指所指的方向就是环形导线轴线上磁感线的方向。轴线上磁感线的方向。侧视图侧视图俯视图俯视图环形电流周围环形电流周围磁感线磁感线由少到多通电螺旋管周围通电螺旋管周围磁感线磁感线等效等效安培定则：安培定则：用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流用右手握住螺旋管，让弯曲的四指所指的方向跟电流方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线方向一致，大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向。（大拇指指向螺旋管北极）的方向。（大拇指指向螺旋管北极）1 1磁感

3、线是假想的，不是真实的。磁感线是假想的，不是真实的。 2 2磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场磁感线上每一点的切线方向即为该点的磁场的方向的方向。 3 3磁感线是闭合曲线。磁感线是闭合曲线。 4 4磁感线的疏密表示磁场的强弱。磁感线的疏密表示磁场的强弱。 5 5磁感线不能相交或相切。磁感线不能相交或相切。 思考：思考：思考：思考：磁铁和电流都能产生磁场，它们的磁场磁铁和电流都能产生磁场，它们的磁场磁铁和电流都能产生磁场，它们的磁场磁铁和电流都能产生磁场，它们的磁场是否有什么联系？是否有什么联系？是否有什么联系？是否有什么联系？磁感线的特点磁感线的特点安培分子电流假说安培分子电流假说安培分子

4、电流假说安培分子电流假说磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的磁铁和电流的磁场本质上都是运动电荷产生的1. 1.分子电流假说分子电流假说分子电流假说分子电流假说 任任何何物物质质的的分分子子中中都都存存在在环环形形电电流流分分子子电电流流，分分子子电电流流使使每每个个分分子子都都成为一个微小的磁体。成为一个微小的磁体。2. 2.安培分子环流假说对安培分子环流假说对安培分子环流假说对安培分子环流假说对一些磁现象的解释一些磁现象的解释一些磁现象的解释一些磁现象的解释：未被磁化的铁棒未被磁化的铁棒磁化后的铁棒磁化后的铁棒 1 1、磁场强弱、方向处处相同的磁场、磁场强弱、方向处处相同的磁场 2 2、

5、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相、匀强磁场的磁感线：是一组相互平行、方向相同、疏密均匀的直线同、疏密均匀的直线匀强磁场匀强磁场亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈亥姆霍兹线圈1 1、定定义义：在在磁磁感感应应强强度度为为B B的的匀匀强强磁磁场场中中，有有一一个个与与磁磁场场方方向向垂垂直直的的平平面面，面面积积为为S S，我我们们把把B B与与S S的的乘乘积积叫叫做做穿穿过过这这个个面面积积的的磁磁通通量量，简简称称磁磁通通。用用字字母母表表示示磁通量。磁通量。2 2、在匀强磁场中，公式为、在匀强磁场中，公式为 = =BSBS S S表示某一面积在垂直于磁场方表示某一面积在垂直于磁

6、场方向上的投影面向上的投影面磁通量磁通量3 3、物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感物理意义：磁通量表示穿过这个面的磁感线条数。线条数。 由点到面4 4、单位：在、单位：在SISI制中是韦伯，简称韦，符号制中是韦伯，简称韦，符号WbWb5 5、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的、磁通量是有正负的，若在某个面积有方向相反的磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所磁场通过，求磁通量，应考虑相反方向抵消以后所剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和剩余的磁通量，即应求该面积各磁通量的代数和- -标量标量磁通量磁通量1 1磁通量变化磁通量变化2 21 1是某两个时刻穿过某个是某两个时刻穿

7、过某个平面平面S S的的磁通量之差，即磁通量之差，即取决于末状态的磁通取决于末状态的磁通量量2 2与初状态磁通量与初状态磁通量1 1的代数差。的代数差。2 2不能用不能用 ( (BB) ) / /( (SS) )磁通量的变化磁通量的变化2、安培力方向、安培力方向演示实验演示实验: :改变改变改变改变不变不变交换磁极位置交换磁极位置改变电流方向改变电流方向受力方向受力方向受力方向受力方向同时改变电流同时改变电流和磁场方向和磁场方向受力方向受力方向通电导线在磁场中所受安培力通电导线在磁场中所受安培力F F的方的方向，与电流向，与电流I I、磁感应强度、磁感应强度B B的方向的方向都有关，且都有关，

8、且F F与与B B、I I都垂直。都垂直。左手定则:伸开左手，使拇指与其余四个手指伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面垂直，并且都与手掌在同一个平面内。让磁感线从掌心进入，并使四内。让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流方向，这时拇指所指的指指向电流方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。培力的方向。1.当电流与磁场方向垂直时，当电流与磁场方向垂直时，F = ILBF = ILB2.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角时，角时，F = ILBsinF = ILBsin安培力的大小安培力的大小例例：如如图图，把把轻轻质质

9、导导线线圈圈用用绝绝缘缘细细线线悬悬挂挂在在磁磁铁铁N极极附附近近，磁磁铁铁的的轴轴线线穿穿过过线线圈圈的的圆圆心心且且垂垂直直于于线线圈圈平平面面。当当线线圈圈内内通通入入如如图图所所示示的的电流后，判断线圈如何运动？电流后，判断线圈如何运动？向左摆动向左摆动例题：如图例题：如图,在条形磁铁在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，极附近悬挂一个线圈，磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈将会如何运动？将会如何运动？ISN 从上向下看逆时针从上向下看逆时针转动的同时向右摆动转动的同

10、时向右摆动例例：在倾斜角为在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一通置一通有电流有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，如体棒，如图所示图所示,在竖直向上的磁场中静止，则在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度磁感应强度B为为 _. FBNmg引申引申1：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 的最小值为的最小值为_, 方向方向_.引申引申2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜面无压且对斜面无压 力力, 外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B的最小值为的最小值为 _, 方向方向_.XGNFB mgsin=BIL B=mgsin

11、/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB2 2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈、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。的大小，可以知道被测电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方、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。根据指

12、针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。探究安培力探究安培力探究安培力探究安培力【例题【例题【例题【例题1 1】画出图中第三者的方向。画出图中第三者的方向。【答案】【答案】【答案】【答案】由左手定则作答。由左手定则作答。由左手定则作答。由左手定则作答。 【注意】【注意】【注意】【注意】安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。探究安培力探究安培力探究安培力探究安培力【例题【例题【例题【例题2 2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。【答案】【答案】【答案】【答案】由左手定则作答。由左手定则作

13、答。由左手定则作答。由左手定则作答。【注意】【注意】【注意】【注意】安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。安培力的方向永远与导线垂直。练习左手定则：练习左手定则：下列四幅图中通电导体受力方向表示正确的是：下列四幅图中通电导体受力方向表示正确的是：答案：答案：A、D学习目标学习目标学习重点学习重点学习难点学习难点学习过程学习过程学习小结学习小结问题讨论问题讨论3、基本题型、基本题型(1) 磁体与电流间的相互作用磁体与电流间的相互作用例例3、如图，忽略导线的重力，则导线将如何运动？、如图，忽略导线的重力，则导线将如何运动？例例4、如图，把一通电直导线放

14、在蹄形磁、如图，把一通电直导线放在蹄形磁体磁极的正上方，导线可以自由移动，体磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线中通过如图所示的电流当导线中通过如图所示的电流I时，试判时，试判断导线的运动情况。断导线的运动情况。(导线重力不计导线重力不计)(2) 电流与电流间的相互作用电流与电流间的相互作用例例5、电流间相互作用规律、电流间相互作用规律例例6、如图，电流间隔一定距离，电流、如图，电流间隔一定距离，电流I1固定，固定，I2可以自由移可以自由移动，不考虑重力，问动，不考虑重力，问I2将如何运动？将如何运动？探究安培力探究安培力探究安培力探究安培力【例例例例题题题题7 7】如如图图所所示示，两两平

15、平行行光光滑滑导导轨轨相相距距0.2m，与与水水平平面面夹夹角角为为450，金金属属棒棒MN的的质质量量为为0.1kg，处处在在竖竖直直向向上上磁磁感感应应强强度度为为1T的的匀匀强强磁磁场场中中，电电源源电电动动势势为为6V，内内阻阻为为1，为为使使MN处处于于静静止止状状态态，则则电电阻阻R应应为为多多少少？(其其他他电电阻阻不不计计)【答案】【答案】【答案】【答案】R R=0.2=0.2三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯、螺旋弹簧、线

16、圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。（软铁制成）。最基本的是磁铁和线圈。最基本的是磁铁和线圈。铁芯、线圈和指针是铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。一个整体可以转动。磁电式电流表原理：安培力与电流的关系原理：安培力与电流的关系I I变大变大F F变大指针偏转变大变大指针偏转变大问题电流表中磁场分布有何特点呢？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

17、夹角都是零度线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度. 该磁场并非匀强磁场，该磁场并非匀强磁场， 但在以铁芯为中心的但在以铁芯为中心的 圆圈上，各点的磁感圆圈上，各点的磁感 应强度应强度B的大小是相的大小是相 等的等的.2 2、电流表的工作原理、电流表的工作原理 1 1、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管、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，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

18、圈转动使螺旋弹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随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻大而增大，当这种阻碍力矩和安培力产生碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止相平衡时，线圈停止转动。转动。三、磁电式电流表的特点三、磁电式电流表的特点1 1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，II。2 2、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。3 3、满偏电流、满偏电流IgIg，内阻，内阻RgRg反映了电流表的反映了电流表的最主要特性。最主要特性。