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1、第三章磁场第三章磁场第四节磁场对通电导线的作用力第四节磁场对通电导线的作用力复习复习通电导线受到通电导线受到的的磁场力与哪些因素有关？磁场力与哪些因素有关？当通电导线与磁场当通电导线与磁场垂直垂直时，时，F = ILB1 1、改变导线中电流的方向，观察、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。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通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向一、安培力的方向IBF2 2、上下交互磁场的位置以改变磁、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场的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBF猜测猜测:哪些因素会影响导线受力的方向
2、哪些因素会影响导线受力的方向电流的方向和磁场的方向电流的方向和磁场的方向一一. .安培力的方向安培力的方向左左左左手手手手定定定定则则则则：伸伸开开左左手手，使使拇拇指指与与四四指指在在同同一一平平面面内内并并跟跟四四指指垂垂直直，让让磁磁感感线线垂垂垂垂直直直直穿穿穿穿入入入入手手心心，四四指指指指向向电电流流的的方方向，向，这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。这时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。 BIFI安培力安培力F 的方向总是垂直于电流的方向总是垂直于电流I 与磁感应强度与磁感应强度B 所确定的平面所确定的平面 BFBB如果磁场和电流不垂直如果磁场和电流不垂直,情况会怎
3、样情况会怎样?【例例例例1 1】 关关于于垂垂直直于于磁磁场场方方向向的的通通电电直直导导线所受磁场力的方向，正确的说法是线所受磁场力的方向，正确的说法是A跟磁场方向垂直，跟电流方向平行跟磁场方向垂直，跟电流方向平行B跟电流方向垂直，跟磁场方向平行跟电流方向垂直，跟磁场方向平行C既既跟跟磁磁场场方方向向垂垂直直，又又跟跟电电流流方方向向垂垂直直D既既不不跟跟磁磁场场方方向向垂垂直直，又又不不跟跟电电流流方方向垂直向垂直 答案答案CFIBFIBBBIFBI30FFIIIBBB【例【例【例【例2 2 2 2】画出图中第三画出图中第三个量的方向。个量的方向。问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线
4、之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以分析用学过的知识加以分析同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论: :FFF同向电流F反向电流二二. .安培力的大小安培力的大小1.1.当电流与磁场方向垂直时当电流与磁场方向垂直时: :F = ILB (B(BL)L)BIF2、电流与磁场方电流与磁场方向平行时，磁场向平行时，磁场对电流的作用力对电流的作用力为零为零NSI问题问题: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？B BIIB B把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量
5、：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1= =BsinBsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2= =BcosBcos平行于导线的分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=F=ILBsinILBsinB B2 2B B1 1将将B B1 1= =BsinBsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角为角为时时: :3.3.当电流与磁场方向夹当电流与磁
6、场方向夹角为角为时时: :F = ILBsin(为为为为B B与与与与L L的夹角的夹角的夹角的夹角) )BFB B 对公式的理解对公式的理解不仅与B、I、L大小有关，还与放置方式有关L是有效长度，不一定是导线实际长度【例【例【例【例3 3】如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等如果与磁感线垂直的平面内的通电导线为一等边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力边直角三角形的两条直角边，此时电流受到的安培力怎样求？大小多少？方向怎样？怎样求？大小多少？方向怎样？两力的合力大小方向两力的合力大小方向怎样？如果电流沿怎样？如果电流沿ab边从边从a到到b，ab边受安培力多大？边受安培力多大？如果
7、是一闭合回路如果是一闭合回路受力又是多少受力又是多少?【例【例【例【例4 4 4 4】说说下面各图的有效长度【例【例【例【例5 5】如图所示，如图所示，L=0.2cm，I=0.2A，B=0.5T，求该导线所受安培力是多大？方，求该导线所受安培力是多大？方向如何？向如何？I大小为大小为110-4N1 1、安培力的大小：、安培力的大小：2 2、安培力的方向、安培力的方向左手定则左手定则1 1）当）当I I B B， F F= =BILBIL2 2）当）当I I / / B B， F F=0=03 3）当）当I I与与B B有夹角有夹角 时，时，F F= =BILBIL sinsin 小结1 1、如
8、图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场、如图所示的四种情况，通电导体均置于匀强磁场中，其中通电导线不受安培力的是中，其中通电导线不受安培力的是（ ）巩固练习巩固练习CNS电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动2 2 、如如图图所所示示，条条形形磁磁铁铁放放在在水水平平桌桌面面上上，在在其其正正中中央央的的上上方方固固定定一一根根直直导导线线MNMN，导导线线与与磁磁场场垂垂直直，给导线通以由给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流，则( )( )A. A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁
9、铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用NS导线将如何运动？导线将如何运动？导线将如何运动？导线将如何运动？练习1、两条直导线相互垂直，如图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由转动，当直流电流按图示方向通入两条导线时，CD导线将（ ）A、顺时针方向转动，同时靠近导线ABB、顺时针方向转动，同时离开导线ABC、逆时针方向转动，同时离开导线ABD、逆时针
10、方向转动，同时靠近导线ABABCDIIA结论：结论：两通电导线有达到电流方向相同，并靠两通电导线有达到电流方向相同，并靠两通电导线有达到电流方向相同，并靠两通电导线有达到电流方向相同，并靠近的趋势近的趋势近的趋势近的趋势练练习习2通通电电矩矩形形导导线线框框abcd与与无无限限长长通通电电直直导导线线MN在在同同一一平平面面内内，电电流流方方向向如如图图所所示示，ab边边与与NM平平行行。关关于于MN的的磁磁场场对对线线框框的的作作用用，下列叙述正确的是（下列叙述正确的是（ ）A、线线框框有有两两条条边边所所受受的的安安培培力力方方向相同；向相同；B、线线框框有有两两条条边边所所受受的的安安培
11、培力力大大小相同；小相同；C、线框所受安培力的合力朝左；、线框所受安培力的合力朝左；D、cd所所受受安安培培力力对对ab边边的的力力矩矩不不为零；为零；MNabcdI1I2正确答案：正确答案：B、CMNI1BabcdI2练习练习3 ：如图所示，固定螺线管：如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线右侧有一正方形线框框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭，当闭合开关合开关S后，线框运动情况应为后，线框运动情况应为（ ）Aab向外，向外，cd向里转动且向向里转动且向M靠拢靠拢Bab向里，向里，cd向外转动且远离向外转动且远离MCad向外，向外，bc向里转动
12、且向向里转动且向M靠拢靠拢Dad向里，向里，bc向外转动且远离向外转动且远离MA1 1 、如如图图所所示示，在在倾倾角角为为3030o o的的斜斜面面上上，放放置置两两条条宽宽L L0.5m0.5m的的光光滑滑平平行行导导轨轨，将将电电源源、滑滑动动变变阻阻器器用用导导线线连连接接在在导导轨轨上上，在在导导轨轨上上横横放放一一根根质质量量为为m m0.2kg0.2kg的的金金属属棒棒abab，电电源源电电动动势势E E12V12V，内内阻阻r r0.30.3，磁磁场场方方向向垂垂直直轨轨道道所所在在平平面面，B B0.8T0.8T。欲欲使使棒棒abab在在轨轨道道上上保保持持静静止止，滑滑动动变变阻阻器器的的使使用用电电阻阻R R应应为为多多大大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其其它它电阻不计）电阻不计）BE rRa30bBGFNF力电应用力电应用水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为V，内阻为0.5，滑动变阻器调到2.5时，要在金属棒所在位置施加一个垂直与ab的匀强磁场，才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向若保持磁感应强度B的大小不变，方向顺时针转37，此时ab仍然静止，则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大？ab力电应用力电应用
