《磁場對通電導(dǎo)線的作用力》課件3

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1、安培力安培力磁場對通電導(dǎo)線的作用力磁場對通電導(dǎo)線的作用力1 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。觀察受力方向是否改變。磁場對通磁場對通電導(dǎo)線電導(dǎo)線( (或電流或電流) )的作用力稱為安培力的作用力稱為安培力一、安培力的方向一、安培力的方向2 2、上下交互磁場的位置以改變磁、上下交互磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化場的方向，觀察受力方向是否變化猜測猜測:哪些因素會(huì)影響哪些因素會(huì)影響導(dǎo)線受力的方向?qū)Ь€受力的方向電流的方向和磁場的方向電流的方向和磁場的方向伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)伸開左手，使拇指與四指在同一平面內(nèi)并跟四指垂直，讓磁感線并跟

2、四指垂直，讓磁感線手心，四指指向手心，四指指向電流的流向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安電流的流向，這時(shí)拇指所指的就是通電導(dǎo)體所受安培力的方向。培力的方向。 NS安培力的方向伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指伸開左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面垂直，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)；內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流方向，這時(shí)拇指所指的指指向電流方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。培力的方向。左手定則:1.1.電流與磁場方向不一定垂直；電流與磁場方向不一定垂直；2.2.安培力的方向既垂直于電

3、流安培力的方向既垂直于電流方向又垂直于磁場方向，即安方向又垂直于磁場方向，即安培力垂直電流和磁場所確定的培力垂直電流和磁場所確定的平面平面 FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB畫出圖中第三個(gè)量的方向。畫出圖中第三個(gè)量的方向。 問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)會(huì)通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運(yùn)用學(xué)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運(yùn)用學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行討論并做出預(yù)測，然后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)過的知識(shí)進(jìn)行討論并做出預(yù)測，然后用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)愕念A(yù)測。你的預(yù)測。電流方向相同

4、時(shí)，將會(huì)吸引電流方向相同時(shí)，將會(huì)吸引; ;電流方向相反時(shí)，將會(huì)排斥。電流方向相反時(shí)，將會(huì)排斥。?IIFF分析：分析：電流方向相同電流方向相同電流方向相反電流方向相反IIFF電流元：電流元：很短的一段通電導(dǎo)線中的電流很短的一段通電導(dǎo)線中的電流I與導(dǎo)線長度與導(dǎo)線長度L的乘積的乘積IL.方法：用方法：用檢驗(yàn)電流元檢驗(yàn)電流元來研究磁場強(qiáng)弱來研究磁場強(qiáng)弱二、安培力的大小二、安培力的大小理想模型理想模型1.1.當(dāng)電流和磁場垂直時(shí)當(dāng)電流和磁場垂直時(shí)安培力的大小F FILBILB2.2.當(dāng)電流和磁場平行時(shí)當(dāng)電流和磁場平行時(shí)F F0 03.3.當(dāng)電流和磁場夾角當(dāng)電流和磁場夾角時(shí)時(shí)F=ILB F=ILB sins

5、in對公式的理解對公式的理解不僅與不僅與B B、I I、L L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)有關(guān)，還與放置方式有關(guān)L L是有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度是有效長度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長度F FBILBIL只適用勻強(qiáng)磁場只適用勻強(qiáng)磁場如果與磁感線垂直的平面內(nèi)的通電導(dǎo)線為一等如果與磁感線垂直的平面內(nèi)的通電導(dǎo)線為一等邊直角三角形的兩條直角邊，此時(shí)電流受到的安培力邊直角三角形的兩條直角邊，此時(shí)電流受到的安培力怎樣求？大小多少？方向怎樣？兩力的合力大小方向怎樣求？大小多少？方向怎樣？兩力的合力大小方向怎樣？如果電流沿怎樣？如果電流沿ab邊從邊從a到到b，ab邊受安培力多大？邊受安培力多大？如果是一閉合回路如果是一

6、閉合回路受力又是多少受力又是多少?B BI IB BI IB BR RI IB B2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理 1 1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，電流通過線圈時(shí)線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈這兩個(gè)力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)

7、動(dòng)的力矩，其 大小大小隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。NS1、電流微元法:2、等效分析法:3、特殊位置分析法:安培力的應(yīng)用-物體運(yùn)動(dòng)的判定方法：NS環(huán)形電流、通電螺線管、條形磁鐵 自由自由固定固定FF 解析：兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相解析：兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢同的趨勢例題例題4、利用結(jié)論法：結(jié)論一：兩電流平行時(shí)，同向電流之間相互吸引，反向電流相互排斥；結(jié)論二：兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互

8、平行且方向相同的趨勢。練習(xí)1、兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一個(gè)小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直流電流按圖示方向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，CD導(dǎo)線將（ ）A、順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB、順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABC、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開導(dǎo)線ABD、逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABABCDIIA通電矩形導(dǎo)線框通電矩形導(dǎo)線框abcdabcd與無限長通電與無限長通電直導(dǎo)線直導(dǎo)線MNMN在同一平面內(nèi)，電流方向在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，如圖所示，abab邊與邊與NMNM平行。判斷線平行。判斷線框?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)框?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)MNabcdI1I2MNI1BabcdI2正

9、確答案：正確答案：B、C2 2 、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根直導(dǎo)線中央的上方固定一根直導(dǎo)線MNMN，導(dǎo)線與磁場垂直，導(dǎo)線與磁場垂直，給導(dǎo)線通以由給導(dǎo)線通以由N N向向M M的電流，則的電流，則( )( )A. A. 磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力減小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦

10、力作用磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用A應(yīng)用二應(yīng)用二-安培力作用下物體的平衡問題：安培力作用下物體的平衡問題：例例：在傾斜角為在傾斜角為的光滑斜面上的光滑斜面上,置一通置一通有電流有電流I,長為長為L,質(zhì)質(zhì) 量為量為m的導(dǎo)的導(dǎo) 體棒，如體棒，如圖所示圖所示,在豎直向上的磁場中靜止，則在豎直向上的磁場中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B為為 _. FBNmg如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.20.2m m，與水平面夾，與水平面夾角為角為45450 0，金屬棒，金屬棒MNMN的質(zhì)量為的質(zhì)量為0.10.1kgkg，處在豎直向上，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 1

11、T T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動(dòng)勢為的勻強(qiáng)磁場中，電源電動(dòng)勢為6V6V，內(nèi)阻為內(nèi)阻為11，為使，為使MNMN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R R應(yīng)為多應(yīng)為多少？少？( (其他電阻不計(jì)其他電阻不計(jì)) )1.1.如圖，一根長如圖，一根長L L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m的導(dǎo)線用的導(dǎo)線用軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度為為B B的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)要使懸繩張力為的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)要使懸繩張力為0 0，則導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何，則導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何B B如果其他都不變，磁場方向相反，繩子的張力變?yōu)槎嗳绻渌疾蛔?，磁場方向相反，繩子的張力變?yōu)槎啻蟠? ?如果其

12、他都不變，磁場方向變?yōu)樨Q直向上，平衡時(shí)繩如果其他都不變，磁場方向變?yōu)樨Q直向上，平衡時(shí)繩子的張力變?yōu)槎啻笞拥膹埩ψ優(yōu)槎啻? ?練習(xí)練習(xí)3 ：如圖所示，固定螺線管：如圖所示，固定螺線管M右側(cè)有一正方形線右側(cè)有一正方形線框框abcd，線框內(nèi)通有恒定電流，其流向?yàn)椋€框內(nèi)通有恒定電流，其流向?yàn)閍bcd，當(dāng)閉，當(dāng)閉合開關(guān)合開關(guān)S后，線框運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)為后，線框運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)為（ ）Aab向外，向外，cd向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向M靠攏靠攏Bab向里，向里，cd向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離MCad向外，向外，bc向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向M靠攏靠攏Dad向里，向里，bc向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離MA3 3 、如圖所

13、示，在傾角為、如圖所示，在傾角為3030o o的斜面上，放置兩條寬的斜面上，放置兩條寬L L0.5m0.5m的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動(dòng)變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為在導(dǎo)軌上，在導(dǎo)軌上橫放一根質(zhì)量為m m0.2kg0.2kg的金屬棒的金屬棒abab，電源電動(dòng)勢，電源電動(dòng)勢E E12V12V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r0.30.3，磁場方向垂直，磁場方向垂直軌道所在平面，軌道所在平面，B B0.8T0.8T。欲使棒。欲使棒abab在軌道上保持靜止，在軌道上保持靜止，滑動(dòng)變阻器的使用電阻滑動(dòng)變阻器的使用電阻R R應(yīng)為多大？（應(yīng)為多大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其它，其它電阻不計(jì)）電阻不計(jì)）BE rRa30bBGFNF