磁场对通电导线的作用 (2)PPT讲稿.ppt

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1、磁场对通电导线的作用第1页，共39页，编辑于2022年，星期日视频观看视频观看1 视频观看视频观看2 磁场对电流的作用力称为磁场力（磁场对电流的作用力称为磁场力（安培力）安培力）一、安培力一、安培力 实验探究实验探究安培力与那些因素有关？安培力与那些因素有关？第2页，共39页，编辑于2022年，星期日第3页，共39页，编辑于2022年，星期日结论：结论：1、当磁感应强度、当磁感应强度B及导线的长度及导线的长度L不变时，不变时，改变电流的大小及方向，安培力发生变化。改变电流的大小及方向，安培力发生变化。I越大，越大，F越大；越大；F的方向与的方向与 I的方向有关。的方向有关。2、当电流及导线的长

2、度、当电流及导线的长度L不变时，改变磁感不变时，改变磁感 应强度应强度B的大小及方向，安培力发生变化。的大小及方向，安培力发生变化。B越大，越大，F越大；越大；F的方向与的方向与 B的方向有关。的方向有关。第4页，共39页，编辑于2022年，星期日3、当电流、当电流I及磁感应强度及磁感应强度B不变时，改变导不变时，改变导 线的长度线的长度L，安培力发生变化。，安培力发生变化。导线越长，安培力越大。导线越长，安培力越大。第5页，共39页，编辑于2022年，星期日 安培力的方向安培力的方向 左左手手定定则则：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

3、，让让磁磁感感线线垂垂直直穿穿入入手手心心，四四指指指指向向电电流流的的方方向向，这这时时拇拇指指所所指指的的就就是是通通电电导导体体所所受受安安培培力力的向。的向。第6页，共39页，编辑于2022年，星期日注意：注意：若电流方向和磁场方向垂直，若电流方向和磁场方向垂直，则磁场力的方向、电流方向、磁场方则磁场力的方向、电流方向、磁场方向三者互相垂直；若电流方向和磁场向三者互相垂直；若电流方向和磁场方向不垂直，则方向不垂直，则磁场力的方向仍垂直磁场力的方向仍垂直于电流方向，也同时垂直于磁场方于电流方向，也同时垂直于磁场方向向,也就是说，安培力的方向总是垂直也就是说，安培力的方向总是垂直于磁感线和

4、通电导线所在的平面于磁感线和通电导线所在的平面.第7页，共39页，编辑于2022年，星期日IBFIBFIFBBBIFBI【例例1 1】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。第8页，共39页，编辑于2022年，星期日【例例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。第9页，共39页，编辑于2022年，星期日问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进

5、行引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论讨论第10页，共39页，编辑于2022年，星期日 安培力的大小安培力的大小 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力直的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度L L三者的乘积。三者的乘积。即：即：F=ILBF=ILB通电直导线不与磁场方向垂直？通电直导线不与磁场方向垂直？第11页，共39页，编辑于2022年，星期日通电直导线不与磁场方向垂直通电直导线不与磁场方向垂直把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为

6、两个分量：与导线垂直与导线垂直 B B1 1=Bsin=Bsin与导线平行与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos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力，不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由通电导线所受作用力仅由B B1 1决定。决定。即即F=ILBF=ILB1 1，将，将B B1 1=Bsin=Bsin代入得：代入得：F=ILBsin F=ILBsinIBB2B1第12页，共39页，编辑于2022年，星期日 1、分析受到的安培力时、分析受到的安培力时,要善于把要善于把立体图立体图,改画成易于分析受力的平面图改画成易于分析受力的平面图形形 2、注意磁场

7、和电流的方向是否垂直、注意磁场和电流的方向是否垂直二、应用安培力应注意的问题二、应用安培力应注意的问题第13页，共39页，编辑于2022年，星期日bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL bBa第14页，共39页，编辑于2022年，星期日BFBBBBBF第15页，共39页，编辑于2022年，星期日1 1、如图所示，在匀强磁场、如图所示，在匀强磁场B B中，一根粗细均中，一根粗细均匀的通电导线置于水平桌面上，此时导线对桌匀的通电导线置于水平桌面上，此时导线对桌面有压力作用，要使导线对桌面的压力为零，面有压力作用，要使导线对桌面的压力为零，下列哪些措施是可行的（下列哪些措施是可行的（）A A，增大

8、电流强度，增大电流强度B B，减小磁感应强度，减小磁感应强度C C，使电流反向，使电流反向D D，使磁场反向，使磁场反向IBA第16页，共39页，编辑于2022年，星期日2、一根铝棒长、一根铝棒长0.6m，质量为，质量为 1.0105kg，用细导线悬挂在磁感应强度，用细导线悬挂在磁感应强度为为0.4T的匀强磁场中，如图所示，欲的匀强磁场中，如图所示，欲使悬线中张力为零，则在铝棒中应通使悬线中张力为零，则在铝棒中应通以大小为（以大小为（）安培的电流，）安培的电流，电流的方向为电流的方向为（）B ab 4.2104a到到b第17页，共39页，编辑于2022年，星期日1.1.画出导线所在处的磁场方向

9、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三、判断通电导线在安培力作用下三、判断通电导线在安培力作用下 的运动方向问题的运动方向问题第18页，共39页，编辑于2022年，星期日 自由自由固定固定FF 第19页，共39页，编辑于2022年，星期日同向相吸同向相吸 异向相斥异向相斥第20页，共39页，编辑于2022年，星期日NSIFFNSF第21页，共39页，编辑于2022年，星期日4，一段通电的直导线平行于匀强磁场放入磁场中，一段通电的直导线平行于匀强磁场放入

10、磁场中，如图，导线上的电流由左向右流过，当导线以左如图，导线上的电流由左向右流过，当导线以左端点为轴在竖直平面内转过端点为轴在竖直平面内转过900的过程中，导线的过程中，导线所受的安培力（所受的安培力（）A，大小不变，方向也不变，大小不变，方向也不变B，大小由零逐渐增大，大小由零逐渐增大，方向随时改变方向随时改变C，大小由零逐渐增大，方向不变，大小由零逐渐增大，方向不变D，大小由最大逐渐减小到零，方向不变，大小由最大逐渐减小到零，方向不变IBC第22页，共39页，编辑于2022年，星期日 先对导线进行受力分析先对导线进行受力分析,画出导线的受画出导线的受 力平面图力平面图,然后依照然后依照F

11、F合合=0,F=0,F合合=ma=ma，列出相应的方程列出相应的方程四、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第23页，共39页，编辑于2022年，星期日例例：在倾斜角为：在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上,置一置一通有电流通有电流I,长为长为L,质质 量为量为m的导的导 体棒，体棒，如图所示如图所示,在竖直向上的磁场中静止，在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度则磁感应强度B为为 _.X第24页，共39页，编辑于2022年，星期日解：静止于斜面说明受力平衡解：静止于斜面说明受力平衡NXmgFF=mgtg=BIL B=mgtg/IL第25页，共39页，编辑于2022年，星期

12、日引申引申1 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外加磁场的磁感应强度度B B的最小值为的最小值为_,_,方向方向_._.引申引申2 2：欲使它静止在斜面上欲使它静止在斜面上,且对斜且对斜面无压力面无压力,外加磁场的磁感应强度外加磁场的磁感应强度B 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第26页，共39页，编辑于2022年，星期日NSF（1 1）绳子拉力）绳子拉力_ (变大变大,变小变小,不变不变)（2 2）桌面对磁铁的支持）桌面对磁铁的支持力力_（3 3）桌面对磁铁的摩擦

13、）桌面对磁铁的摩擦力力_(_(有有,无无).).变大变大变小变小无无NSF桌面对磁铁的摩擦力桌面对磁铁的摩擦力 _(_(有有,无无)方向方向_._.有有水平向右水平向右巩固练习巩固练习1、F第27页，共39页，编辑于2022年，星期日2、如图所示如图所示:在磁感强度为在磁感强度为2T2T的匀强磁场中的匀强磁场中,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,轨道上放一轨道上放一可可 移动的金属杆移动的金属杆abab，电源电动势为，电源电动势为=10=10伏伏,内内阻阻r=1r=1欧欧,ab,ab长长L=0.5m,L=0.5m,质量质量m m为为0.2kg,0.2kg,杆与轨道杆

14、与轨道间的摩擦因数间的摩擦因数 u=0.1,u=0.1,求接在轨道中的可变电阻求接在轨道中的可变电阻R R在什么范围内在什么范围内,可使可使abab杆在轨道上保持静止杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计杆与轨道的电阻不计)b第28页，共39页，编辑于2022年，星期日GFNf(1)摩擦力沿斜面向上摩擦力沿斜面向上:mgsin=Fcos+fN=mgcos+Fsinf=uN(2)摩擦力沿斜面向下摩擦力沿斜面向下 mgsin+f=Fcos N=mgcos+Fsin f=uNF=(mgsin+umgcos)/(cos-usin)F=（mgsin-umgcos)/(cos+usin)第29页，共39

15、页，编辑于2022年，星期日三、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。、灵敏度高，但过载能力差。3 3、满偏电流、满偏电流Ig Ig，内阻，内阻RgRg反映了电流表的最主反映了电流表的最主要特性。要特性。第30页，共39页，编辑于2022年，星期日三、磁电式电流表三、磁电式电流表1 1、电流表的构造、电流表的构造 如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被

16、测电流通过弹簧流入线圈。第31页，共39页，编辑于2022年，星期日2 2、电流表的工作原理、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。第32页，共39页，编辑于2022年，星期日2、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线、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

17、培力产生的力矩也越大，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。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、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。根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。第33页，共39页，编辑于2022年，星期日例例1、如图所示，条形磁铁放在水平粗糙桌面上，它的、如图所示，条形磁

18、铁放在水平粗糙桌面上，它的上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向上方固定一根长直导线，导线中通过方向垂直纸面向里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通里（即与条形磁铁垂直）的电流，和原来没有电流通过时相比较，磁铁受到的支持力过时相比较，磁铁受到的支持力N和摩擦力和摩擦力f （）（A）N减小，减小，f向左；向左；（B）N减小，减小，f向右；向右；（C）N增大；增大；f向左；向左；（D）N增大，增大，f向右。向右。NS第34页，共39页，编辑于2022年，星期日例题：长度为例题：长度为20cm的通电直导线垂直放在匀强磁场的通电直导线垂直放在匀强磁场中，电流的强度为中，电流的强度为1A

19、，受到磁场作用力的大小为，受到磁场作用力的大小为2N，则磁感应强度则磁感应强度B：（）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能确定、不能确定B第35页，共39页，编辑于2022年，星期日例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒棒ab悬持在水平位置上，金属棒中通入由悬持在水平位置上，金属棒中通入由a到到b的稳定电的稳定电流流I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：力变为零，可采用哪些方法：()（A）、适当增大电流）、适当增大电流I （B）、将电

20、流反向并适当改变大小）、将电流反向并适当改变大小（C）、适当增大磁场）、适当增大磁场（D）、将磁场反向并适当改变大小）、将磁场反向并适当改变大小ACabI第36页，共39页，编辑于2022年，星期日例题：如图所示，在磁感应强度为例题：如图所示，在磁感应强度为1T的匀强磁场中，有的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m，质量为，质量为0.1kg的的金属棒金属棒MN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm，欲使弹簧不伸长则棒，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？上应通过的电流的大小和方向如何？MNIB第37页，共39页，编辑于2022年，星期日

21、5，在磁感应强度是4.0102特的匀强磁场里，有一条与磁场方向成300角，长8厘米的通电直导线ab，通电导线ab所受的安培力为1.0102牛，方向垂直纸面指向读者，求导线中电流的大小和方向。abB300解：由FILBSin 得I=F/(LBSin)=1102（810241020.5)=6.3(A)方向由a指向b第38页，共39页，编辑于2022年，星期日6，在磁感应强度为0.8特的匀强磁场中，放一根与磁场方向垂直的，长度为0.5米的通电导线，导线中的电流为5.0安，这根导线在与磁场方向垂直的平面内沿安培力的方向移动了0.4米，求安培力对导线所做的功。解：WFSILBS 50.50.80.4 0.8（J）即安培力对导线所做的功是0.8J第39页，共39页，编辑于2022年，星期日