通电导线在磁场中受到的力习题课3.pptx

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1、3.4通电导线在磁场中受到的力(习题课)L LL LL LL L1.1.画出导线所在处的磁场方向画出导线所在处的磁场方向2.2.确定电流方向确定电流方向3.3.根据左手定则确定受安培力的方向根据左手定则确定受安培力的方向4.4.根据受力情况判断运动情况根据受力情况判断运动情况判断通电导线在安培力作用下判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的基本方法的运动方向问题的基本方法例例1 1 如图如图3-203-20所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线线abab和和cdcd，分别通有方向如图的电流，若通电导线，分别通有方向如图的电流，若通电导线abab固固定不不动，

2、导线定不不动，导线cdcd能自由运动，则它的运动情况是能自由运动，则它的运动情况是( ( ).).A A顺时针转动，同时靠近导线顺时针转动，同时靠近导线ababB B顺时针转动，同时远离导线顺时针转动，同时远离导线ababC C逆时针转动，同时靠近导线逆时针转动，同时靠近导线ababD D逆时针转动，同时远离导线逆时针转动，同时远离导线abab固定固定FF 自由自由同向相吸同向相吸 例例1 1 如图如图3-203-20所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线abab和和cdcd，分别通有方向如图的电流，若通电导线分别通有方向如图的电流，若通电导线abab固定不不

3、动，导线固定不不动，导线cdcd能能自由运动，则它的运动情况是自由运动，则它的运动情况是( ( ).).A A顺时针转动，同时靠近导线顺时针转动，同时靠近导线ababB B顺时针转动，同时远离导线顺时针转动，同时远离导线ababC C逆时针转动，同时靠近导线逆时针转动，同时靠近导线ababD D逆时针转动，同时远离导线逆时针转动，同时远离导线ababC结论法：两平行直线电流在结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有的直线电流相互作用时，有转动到

4、平行且电流方向相同转动到平行且电流方向相同的趋势。的趋势。FF同向相吸同向相吸 异向相斥异向相斥结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋结论法：两平行直线电流在相互作用过程中，无转动趋势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行势，同向电流互相吸引，反向电流互相排斥；两不平行的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的直线电流相互作用时，有转动到平行且电流方向相同的趋势。的趋势。课本课本P94 +-电流微元法电流微元法BF F方向方向 F F方向方向BBF F例例2 2 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动

5、，当电磁铁线圈与直导线中上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（正确的是（从上往下看）（ ）A A、顺时针方向转动，同时下降、顺时针方向转动，同时下降 B B、顺时针方向转动，同时上升、顺时针方向转动，同时上升C C、逆时针方向转动，同时下降、逆时针方向转动，同时下降 D D、逆时针方向转动，同时上升、逆时针方向转动，同时上升NS 特殊位置法分析运动特殊位置法分析运动CSN等效法分析运动等效法分析运动NS例3 如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一

6、平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现( )A线圈向磁铁平移 B线圈远离磁铁平移C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法电流微元法 特殊位置法特殊位置法FFFF I I方向方向 I I方向方向D等效法分析运动等效法分析运动NS例例4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：( )A、吸引吸引 B、排斥排斥C、保持静止保持静止 D、边吸引边转动边吸引边转动结论法：结论法：同向电流互相吸

7、引同向电流互相吸引ANNSS例例5、如图所示，一条劲度系数较小的、如图所示，一条劲度系数较小的 金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以 电流时，弹簧将（电流时，弹簧将（ ） .纵向收缩，径向膨胀；纵向收缩，径向膨胀； .纵向伸长，径向收缩；纵向伸长，径向收缩； .纵向收缩，径向伸长；纵向收缩，径向伸长； .纵向伸长，径向膨胀。纵向伸长，径向膨胀。A螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势；在径向上有扩张趋势螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势；在径向上有扩张趋势（4）推论分析法）推论分析法反馈练习1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

8、，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FFBNSF（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NSF桌面对磁铁的摩擦力 _(有,无) 方向_.有有水平向右FfA3、如图所示，通电直导线A与圆形通电导线环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

9、培力方向水平向 .AIBI图3-234.4.一个可以自由运动的线圈一个可以自由运动的线圈L L1 1和一个固定的线圈和一个固定的线圈L L2 2互相绝互相绝缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有缘垂直放置，且两个圆线圈的圆心重合，当两线圈都通有如图如图3-233-23所示方向的电流时，则从左向右看，线圈所示方向的电流时，则从左向右看，线圈L L1 1将将( ( ) ) A A不动不动 B B顺时针转动顺时针转动 C C逆时针转动逆时针转动 D D向纸外平动向纸外平动BFFC5、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

10、I2的,与MN共面的金属圆环,圆环P在磁场作用下将( )MI1PA.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I2N专题专题：非匀强磁场磁场对电：非匀强磁场磁场对电流作用力流作用力例1：如图，把轻质铜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？NSNSFFBSN一、微元法SNNS二、等效法1、把环形电流等效为一个条形磁铁NS2、把条形磁铁等效为一个环形电流二、等效法变式练习SN在条形磁铁的N极附近悬挂一个铝制线圈，线圈与磁铁位于

11、同一水平面内，当电流方向如图所示时，线圈将（ ）A.靠近磁体平行移动 B.远离磁铁平行移动C.从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁DSNNSNS等效法NS例2：把一重力不计可以自由移动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁的正上方，当通以图示中的电流时，导线的运动情况是（从上向下看）（ ）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升NSCFFNSF例3：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里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁

12、铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（ ）A.N减小，f=0B.N减小，f0C.N增大，f=0D.N增大， f0SNBFFC变形：如果把导线移至S极上方，则又如何？SNBFFN增大，f向左转换研究对象法四、处理导线受到安培力的一般思路四、处理导线受到安培力的一般思路 1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形 2、注意磁场和电流的方向是否垂直应用安培力应注意的问题1、画出立体图的侧视图（由近向远看）、画出立体图的侧视图（由近向远看）解题思路解题思路2、对研究对象进行受力分析、对研究对象进行受力分析3、通过受力平衡条件列出平衡方程、通过受力平衡条件列出平衡方程4、计算结

13、果、计算结果（二力平衡，三力平衡）（二力平衡，三力平衡）或牛顿第二定律方程或牛顿第二定律方程l例例 .如图所示质量为如图所示质量为m=50g的铜棒，长的铜棒，长L10cm，用长，用长度均为度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B1/3T，通电后，通电后，棒向纸外偏转的棒向纸外偏转的最大偏角最大偏角 3737，此铜棒中电流的大小为多少？，此铜棒中电流的大小为多少？mgTF安BAB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

14、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 _. B=mgtan/ILXmgF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/ILmg=BIL B=mg/ILXGFB如图所示，两平行光滑导轨相距如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m0.2m，与，与水平面夹

15、角为水平面夹角为45450 0，金属棒，金属棒MNMN的质量为的质量为0.1kg0.1kg，处在，处在竖直向上磁感应强度为竖直向上磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，电源电动的匀强磁场中，电源电动势为势为6V6V，内阻为，内阻为11，为使，为使MNMN处于静止状态，则电处于静止状态，则电阻阻R R应为多少？应为多少？( (其他电阻不计其他电阻不计) )【答案答案】R=0.2如图所示，ab、cd为平行的金属导轨，相距为L,其平面与水平面的夹角为300,匀强磁场B竖直向上，一质量为m的金属棒放在导轨上。为了使导体棒静止在导轨上，则通过棒的电流应为多大？（设棒与导轨间的动摩擦因数为= ）4/3abcd

16、BBLmgIBLmg937153 如图所示如图所示: :在磁感强度为在磁感强度为2T2T的匀强磁的匀强磁场中场中, ,一与水平面成一与水平面成3737度角的导电轨道度角的导电轨道, ,轨道上轨道上放一可放一可 移动的金属杆移动的金属杆abab，电源电动势，电源电动势为为E=10E=10伏伏, ,内阻内阻r=1r=1欧欧, ,abab长长L=0.5m,L=0.5m,质量质量m m为为0.2kg,0.2kg,杆与轨杆与轨道间的摩擦因数道间的摩擦因数 u=0.1,u=0.1,求接在轨道中的可变电求接在轨道中的可变电阻阻R R在什么范围内在什么范围内, , 可使可使abab杆在轨道上保持静杆在轨道上保

17、持静止止?(?(杆与轨道的电阻不计杆与轨道的电阻不计) ) B abGFNf(1) 摩擦力沿斜面向上:mgsin =Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2) 摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)课堂练习课堂练习 1.如图所示，通电直导线处在蹄形磁铁两极间，受到力 F的作用，以下说法正确的是（ ）。 A.这个力是通过磁场产生的作用 B.这个力没有反作用力 C.这个力的反作用力作用在通电导线上 D.这个力的反作用力作用在蹄形磁铁上AD 2.

18、下列关于磁电式电流表说法正确的是（ ）。 A.电流表的线圈处于匀强磁场中； B.电流表的线圈处于均匀分布的辐向磁场中； C.电流表线圈中电流反向时，指针将反偏； D.电流表指针的偏转角与所测电流成正比。BCD3.如图所示，两根平行放置的长导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力的大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力的大小变为F2，这此时b收到的磁场里的大小为（ ）。 A.F2 B.F1-F2 C.F1+F2 D.2F1-F2A 根据安培定则和左手定则，可以判定a导线受b中电流形成的磁场作用力F1方向向左，同理b受a磁场的作用力大小也是F1，方向向右。新加入的磁场无论什么方向，a、b受到的作用力的大小总是大小相等、方向相反的。如果F与F1方向相同，这两导线受到的力大小都是F+F1，若F与F1相反，a、b受到的力的大小都是|F-F1|。因此当再加上磁场时，若a受的磁场力大小是F2，b受到的磁场力大小也是F2。点拨