3.4 通电导线在磁场中受到的力(精品).ppt

一安培力的方向一安培力的方向1 1、定义定义：磁场对电流的作用力：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而称为安培力，是为了纪念安培而命名的。命名的。左手定则左手定则：如图所示，伸开：如图所示，伸开左左手手，使拇指与其余四个手指，使拇指与其余四个手指垂垂直直，并且都与手掌在，并且都与手掌在同一个平同一个平面内面内让磁感线从让磁感线从掌心掌心穿过，穿过，并使四指指向电流的方向，这并使四指指向电流的方向，这时时拇指拇指 所指的方向就是通电导所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向线在磁场中所受安培力的方向一安培力的方向一安培力的方向3 3说明说明：安培力的方向既安培力的方向既跟磁场方向垂直跟磁场方向垂直F FB B，又跟电流方向垂直又跟电流方向垂直F FI I，故安培力的方向总是，故安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导垂直于磁感线和通电导线所在的平面，即：线所在的平面，即：F F安安B BI I平面平面一安培力的方向一安培力的方向同步练习同步练习试画出下述两实验结果的正视图：试画出下述两实验结果的正视图：B BB BI I I IF F F FI I I IF F F F一安培力的方向一安培力的方向思考与讨论思考与讨论如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，如图所示，当通电导线的电流垂直纸面向外，磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向磁场竖直向上时，导线所受的安培力水平向左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反左，现在若将电流方向和磁场的方向同时反向，则安培力的方向是不是也反向？向，则安培力的方向是不是也反向？B BI I I IF F F FB BI I I IF F F F结论：当电流方向和磁场方向同时反结论：当电流方向和磁场方向同时反向时，向时，安培力方向不变安培力方向不变。一安培力的方向一安培力的方向I I I IBBBB，且为匀强磁场，此，且为匀强磁场，此，且为匀强磁场，此，且为匀强磁场，此时电流所受的时电流所受的时电流所受的时电流所受的安培力最大安培力最大安培力最大安培力最大3 3 3 3、实验表明，当导线方向与磁场方向一致时、实验表明，当导线方向与磁场方向一致时、实验表明，当导线方向与磁场方向一致时、实验表明，当导线方向与磁场方向一致时(即即即即I I I IBBBB)，电流所受的安培力，电流所受的安培力，电流所受的安培力，电流所受的安培力最小，等于零最小，等于零最小，等于零最小，等于零；4 4 4 4、当导线方向与磁场方向、当导线方向与磁场方向、当导线方向与磁场方向、当导线方向与磁场方向斜交斜交斜交斜交时，所受安培力介于最时，所受安培力介于最时，所受安培力介于最时，所受安培力介于最大值和最小值之间：大值和最小值之间：大值和最小值之间：大值和最小值之间：1 1 1 1、大小大小大小大小：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导：当导线方向与磁场方向垂直时，通电导线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长线在磁场中受到的安培力的大小，既与导线的长度成正比，又与导线中的电流度成正比，又与导线中的电流度成正比，又与导线中的电流度成正比，又与导线中的电流I I I I成正比，即与成正比，即与成正比，即与成正比，即与I I I I和和和和L L L L的乘积成正比。的乘积成正比。的乘积成正比。的乘积成正比。2 2 2 2、公式公式公式公式：F=BF=BF=BF=BI I I IL L L L条件条件条件条件：F F F F安安安安=B B B BI I I ILsinLsinLsinLsinB B B BI I I IB B B BB B B B二安培力的大小二安培力的大小L LF=BF=BI IL L5 5、F=BF=BI IL L中的中的L L为有效长为有效长度度L LL LL L试指出下述各图中的安培力的大小。试指出下述各图中的安培力的大小。二安培力的大小二安培力的大小1 1 1 1、前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，、前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，、前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，、前面，我们曾提到两条互相平行的通电直导线，当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会当通以同向电流时互相吸引，而通以反向电流时会互相排斥，试用刚学的知识解释。互相排斥，试用刚学的知识解释。互相排斥，试用刚学的知识解释。互相排斥，试用刚学的知识解释。A AB BC CD DA A A A的磁场的磁场的磁场的磁场F F F F安安安安A A A A对对对对B B B BC C C C的磁场的磁场的磁场的磁场F F F F安安安安C C C C对对对对D D D DF F F F安安安安B B B B对对对对A A A AF F F F安安安安D D D D对对对对C C C CB B B B的磁场的磁场的磁场的磁场D D D D的磁场的磁场的磁场的磁场练习练习2 2、在玻璃器皿的中心，放一个圆柱形的电、在玻璃器皿的中心，放一个圆柱形的电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把它们分别与电池的两极相连，然后再在玻璃器皿分别与电池的两极相连，然后再在玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿中放入导电液体，例如盐水，若把玻璃器皿放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗放在磁场中，如图所示，那么液体会转动吗？如果转？往什么方向转？如果转？往什么方向转？逆时针旋转逆时针旋转练习练习3 3 3 3、关于磁感应强度，下列说法正确的是（、关于磁感应强度，下列说法正确的是（、关于磁感应强度，下列说法正确的是（、关于磁感应强度，下列说法正确的是（）A A A A、由由由由B=F/ILB=F/ILB=F/ILB=F/IL可可可可知知知知：磁磁磁磁场场场场中中中中某某某某处处处处的的的的磁磁磁磁感感感感应应应应强强强强度度度度大大大大小随通电导线中电流小随通电导线中电流小随通电导线中电流小随通电导线中电流I I I I的减小而增大的减小而增大的减小而增大的减小而增大B B B B、由由由由B=F/ILB=F/ILB=F/ILB=F/IL可可可可知知知知：磁磁磁磁场场场场中中中中某某某某处处处处的的的的磁磁磁磁感感感感应应应应强强强强度度度度大大大大小随通电导线所受的磁场力小随通电导线所受的磁场力小随通电导线所受的磁场力小随通电导线所受的磁场力F F F F的增大而增大的增大而增大的增大而增大的增大而增大C C C C、通通通通电电电电导导导导线线线线所所所所受受受受的的的的磁磁磁磁场场场场力力力力为为为为零零零零，该该该该处处处处的的的的磁磁磁磁感感感感应应应应强度不一定为零强度不一定为零强度不一定为零强度不一定为零D D D D、放放放放置置置置在在在在磁磁磁磁场场场场中中中中1m1m1m1m长长长长的的的的通通通通电电电电导导导导线线线线，通通通通过过过过1A1A1A1A的的的的电电电电流流流流，受受受受到到到到的的的的安安安安培培培培力力力力为为为为1N1N1N1N，则则则则该该该该处处处处的的的的磁磁磁磁感感感感应应应应强强强强度度度度就是就是就是就是1T1T1T1TC练习练习ABD4 4、下列说法中正确的是（、下列说法中正确的是（）A A、电荷处在电场强度为零的地方，受到的、电荷处在电场强度为零的地方，受到的电场力一定为零电场力一定为零B B、一小段通电导线放在磁感应强度为零的、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地方，受到的安培力一定为零C C、一小段通电导线在某处不受磁场力的作、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用，则该处磁感应强度为零D D、电荷在某处不受电场力的作用，则该处、电荷在某处不受电场力的作用，则该处电场为零电场为零练习练习BCD5 5、一根长为、一根长为0.2 m0.2 m的电流为的电流为2 A2 A的通电导线，的通电导线，放在磁感应强度为放在磁感应强度为0.5 T0.5 T的匀强磁场中，受的匀强磁场中，受到的安培力大小可能是（到的安培力大小可能是（）A A、0.4N0.4N B B、0.2N0.2NC C、0.1N0.1N D D、0 0 4 4、试画出下列各图中安培力的方向：、试画出下列各图中安培力的方向：练习练习6 6、试画出下列各图中通电导体棒、试画出下列各图中通电导体棒abab所所受安培力的方向：受安培力的方向：练习练习 7 7、在在垂垂直直纸纸面面向向里里的的匀匀强强磁磁场场B B中中，有有一一个个垂垂直直磁磁感感线线的的环环形形线线圈圈，通通有有顺顺时时针针电电流流I I，如图所示，则下列叙述中正确的是，如图所示，则下列叙述中正确的是 A A、环形线圈所受的磁力的合力为零、环形线圈所受的磁力的合力为零 B B、环形线圈所受的磁力的合力不为零、环形线圈所受的磁力的合力不为零 C C、环形线圈有收缩的趋势、环形线圈有收缩的趋势 D D、环形线圈有扩张的趋势、环形线圈有扩张的趋势ADAD练习练习A A8 8、在赤道上空，水平放置一根通、在赤道上空，水平放置一根通以由西向东的电流的直导线，则此以由西向东的电流的直导线，则此导线导线 ()()A A、受到竖直向上的安培力、受到竖直向上的安培力 B B、受到竖直向下的安培力、受到竖直向下的安培力C C、受到由南向北的安培力、受到由南向北的安培力 D D、受到由西向东的安培力、受到由西向东的安培力练习练习D 9 9、两条导线互相垂直，、两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中但相隔一小段距离，其中ABAB固定，固定，CDCD可自由活动，可自由活动，当通以如图所示电流后，当通以如图所示电流后，CDCD导线将（导线将（）A A、顺时针方向转动，同时靠近、顺时针方向转动，同时靠近ABABB B、逆时针方向转动，同时离开、逆时针方向转动，同时离开ABABC C、顺时针方向转动，同时离开、顺时针方向转动，同时离开ABABD D、逆时针方向转动，同时靠近、逆时针方向转动，同时靠近ABAB练习练习1010、试讨论下列各图中通电导体棒、试讨论下列各图中通电导体棒abab在在不计重力的情况下，将如何运动？不计重力的情况下，将如何运动？结论结论:俯视图可知俯视图可知,逆时逆时针转动针转动,同时向下运动。同时向下运动。练习练习A11111111、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其、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，导线与磁铁垂正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂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（直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则（）A A 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 B B磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 C C C C磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 D D D D磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用 练习练习B12121212、如图所示的天平可用来测定磁感应强度、如图所示的天平可用来测定磁感应强度、如图所示的天平可用来测定磁感应强度、如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一个矩形线圈，宽为个矩形线圈，宽为个矩形线圈，宽为个矩形线圈，宽为L L L L，共，共，共，共N N N N匝匝匝匝.线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向线罔的下部悬在匀强磁场中，磁场方向垂直纸而垂直纸而垂直纸而垂直纸而.当线圈中通有电流当线圈中通有电流当线圈中通有电流当线圈中通有电流I I I I(方向如图方向如图方向如图方向如图)时，在天平左、右两边加时，在天平左、右两边加时，在天平左、右两边加时，在天平左、右两边加上质量各为上质量各为上质量各为上质量各为m m m m1 1 1 1、m m m m2 2 2 2的砝码，天平平衡的砝码，天平平衡的砝码，天平平衡的砝码，天平平衡.当电流反向当电流反向当电流反向当电流反向(大小不变大小不变大小不变大小不变)时，右时，右时，右时，右边再加上质量为边再加上质量为边再加上质量为边再加上质量为m m m m的砝码后，天平重新平衡的砝码后，天平重新平衡的砝码后，天平重新平衡的砝码后，天平重新平衡.由此可知由此可知由此可知由此可知()A A A A、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为(m(m(m(m1 1 1 1-m-m-m-m2 2 2 2)g/N)g/N)g/N)g/NI I I IL L L LB B B B、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向里，大小为mg/2Nmg/2Nmg/2Nmg/2NI I I IL L L LC C C C、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为(m(m(m(m1 1 1 1-m-m-m-m2 2 2 2)g/N)g/N)g/N)g/NI I I IL L L LD D D D、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为、磁感应强度的方向垂直纸面向外，大小为mg/2Nmg/2Nmg/2Nmg/2NI I I IL L L L练习练习1313、如如图图所所示示，两两平平行行光光滑滑导导轨轨相相距距0.2m0.2m，与与水水平平面面夹夹角角为为4545，金金属属棒棒MNMN的的质质量量为为0.1kg0.1kg，处处在在竖竖直直向向上上磁磁感感应应强强度度为为1T1T的的匀匀强强磁磁场场中中，电电源源电电动动势势为为6V6V，内内阻阻为为11，为为使使MNMN处处于于静静止止状状态态，则则电电阻阻R R应应为为多多少少？(其他电阻不计其他电阻不计)NBG GF FN NF F安安练习练习安培力作用下通安培力作用下通电导电导体的运体的运动动方向的判定方向的判定判定通判定通电导电导体在安培力作用下的运体在安培力作用下的运动动或运或运动趋势动趋势，首先必，首先必须须弄清楚弄清楚导导体所在位置体所在位置的磁的磁场场分布情况，然后利用左手定分布情况，然后利用左手定则则准确判定准确判定导导体的受力情况，体的受力情况，进进而确定而确定导导体的体的运运动动方向或运方向或运动趋势动趋势的方向。的方向。现对现对五种常用的方法列表如下：五种常用的方法列表如下：把整段弯曲把整段弯曲导线导线分分为为多段直多段直线电线电流元，先用左流元，先用左手定手定则则判断每段判断每段电电流元受力的方向，然后判断流元受力的方向，然后判断整段整段导线导线所受合力的方向，从而确定所受合力的方向，从而确定导线导线运运动动方向方向电电流流元法元法两平行直两平行直线电线电流在相互作用流在相互作用过过程中，无程中，无转动趋势转动趋势，同向，同向电电流互相吸引，异向流互相吸引，异向电电流互相排斥；两不平行的直流互相排斥；两不平行的直线电线电流相互作用流相互作用时时，有，有转转到平行且到平行且电电流方向相同的流方向相同的趋势趋势结论结论法法环环形形电电流可等效成小磁流可等效成小磁针针，通，通电电螺螺线线管可以等效成条形管可以等效成条形磁磁铁铁或多个或多个环环形形电电流，反流，反过过来等效也成立。等效后再确来等效也成立。等效后再确定相互作用情况定相互作用情况等效等效法法特殊位特殊位置法置法 通通电导线转动电导线转动到某个便于分析的特殊位置到某个便于分析的特殊位置时时，判断其，判断其所受安培力的方向，从而确定其运所受安培力的方向，从而确定其运动动方向方向 转换转换研究研究对对象象法法 定性分析磁体在定性分析磁体在电电流磁流磁场场作用下如何运作用下如何运动动或运或运动趋势动趋势的的问题问题，可先分析，可先分析电电流在磁体磁流在磁体磁场场中所受的安培力，然后中所受的安培力，然后由牛由牛顿顿第三定律，确定磁体所受第三定律，确定磁体所受电电流磁流磁场场的作用力，从的作用力，从而确定磁体所受合力及运而确定磁体所受合力及运动动方向方向