通电导线在磁场中受到的力（第二学时）.ppt
4.通电导线在磁场中受到的力（第2学时）,一、安培力的方向1安培力：通电导线在 中受的力2决定安培力方向的因素：(1)方向；(2)方向3左手定则：如右图所示，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且拇指与手掌在同一平面内让磁感线从 进入并使四指指向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向,磁场,磁场,电流,掌心,电流的方向,知识回顾,4安培力的特点与电流方向、磁感应强度的方向都，即安培力F 于B和I决定的平面二、安培力的大小1当长为L的导线，垂直于磁场B放置，通过的电流为I时，F，此时电流受力最大2当磁感应强度B的方向与通电导线 时，导线受力为零,垂直,垂直,ILB,平行,3当磁感应强度B的方向与通电导线方向成角时，F.这是一般情况下安培力的表达式其中Bsin 是B垂直于电流方向的分量,ILBsin,知识回顾,【牛刀小试】判定以下通电导线所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,一、磁电式电流表,1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。,铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。,.,问题1电流表中磁场分布有何特点呢？,该磁场并非匀强磁场,问题2该磁场是否匀强磁场？,1、电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的（所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线平行）2、在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.,2、电流表的工作原理,1、当电流通过线圈时线圈上左右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。,2、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，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大,3、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，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。,I 故 表盘的刻度均匀,归纳总结：磁电式电流表1基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的2工作原理：如右图所示，磁场的方向总沿着 均匀辐射地分布，在距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是 的，保证B的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈平面,线圈,径向,相等,垂直,当电流通过线圈时，导线受到安培力的作用，线圈转动，螺旋弹簧变形，反抗线圈的转动，电流越大，安培力就，螺旋弹簧的形变也就，I与指针偏角成正比，表盘刻度(选填“均匀”、“不均匀”)所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小3优、缺点：优点是 高，能测出很弱的电流；缺点是线圈的导线很细，允许通过的电流很弱.,越大,越大,均匀,灵敏度,二、弯曲导线所受安培力大小的计算计算安培力大小时，要注意理解和灵活应用公式FILB和FILBsin.(1)公式FILB中L指的是“有效长度”当B与I垂直时，F最大，FILB；当B与I平行时，F0.弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直线的长度(如下图所示)；相应的电流沿L由始端流向末端,如下图，一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中，且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直线段ab、bc和cd的长度均为L，且abcbcd135.流经导线的电流为I，方向如图中箭头所示导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力(),解析：将导线分为三段直导线，根据左手定则分别判断出安培力的大小，根据FBIL计算出安培力的大小，再求合力导线所受合力为FBIL2BILsin 45(1)ILB.答案：A【反思总结】利用公式FILBsin 确定直导线受到的安培力的大小时，首先要明确的值,如下图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断正确的是(),Ad图最大Bb图最大C一样大 D无法判断解析：安培力公式FBIL，其中L为垂直于磁场方向的有效长度，a、b、c、d四个图中导线的有效长度相等，所以所受的安培力相等答案：C,三、通电导线受安培力的运动,如图所示，把一重力不计的通电直导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由移动，当导线通过图示方向电流I时，导线的运动情况是（从上往下看）（）,方法总结：,一个可以自由运动的线圈L1和一个固定的线圈L2互相绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，从左向右看，则线圈L1将()A不动B顺时针转动C逆时针转动 D向纸面内平动,解析：方法一：利用结论法环形电流I1、I2之间不平行，则必有相对转动，直到两环形电流同向平行为止，据此可得L1的转动方向应是：从左向右看线圈L1顺时针转动方法二：等效分析法把线圈L1等效为小磁针，该小磁针刚好处于环形电流I2的中心，通电后，小磁针的N极应指向该点环形电流I2的磁场方向，由安培定则知I2产生的磁场方向在其中心竖直向上，而L1等效成小磁针后转动前，N极应指向纸里，因此应由向纸里转为向上，所以从左向右看，线圈L1顺时针转动,方法三：直线电流元法把线圈L1沿转动轴分成上下两部分，每一部分又可以看成无数直线电流元，电流元处在L2产生的磁场中，据安培定则可知各电流元所在处磁场方向向上，据左手定则可得，上部电流元所受安培力均指向纸外，下部电流元所受安培力均指向纸里，因此从左向右看线圈L1顺时针转动故正确答案为B.答案：B,【跟踪发散】21：一条形磁铁放在水平桌面上，它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导体棒，右图中只画出此棒的截面图，并标出此棒中的电流方向是垂直纸面向里，在通电的瞬间可能产生的情况是()A磁铁对桌面的压力减小B磁铁对桌面的压力增大C磁铁受到向右的摩擦力 D磁铁受到向左的摩擦力答案：AD,两条直导线相互垂直，如右图所示，但相隔一个小距离，其中一条AB是固定的，另一条CD能自由活动，当恒定电流按图示方向通入两条导线时，导线CD将()A顺时针方向转动，同时靠近导线ABB逆时针方向转动，同时离开导线ABC顺时针方向转动，同时离开导线ABD逆时针方向转动，同时靠近导线AB,解析：(电流分析方法)如图先分析AB导线中电流产生的磁场方向，再分段找出CD各段所受安培力的方向由左手定则判断，CO段受力向下，DO段受力向上，所以CD导线沿逆时针方向转动，又由于AB、CD导线电流有同向的趋势，由已知结论可知它们同时还相互吸引，故D项正确(结论法)凡转动，必互相靠近，则两导线转动到电流方向相同为止 答案：D,做一做旋转的液体在玻璃皿的中心.液体旋转的方向与你事先的判断是否一致？点拨：当电极与电源两极相连时，液体中会形成由外指向中心的电流，磁极间的磁场方向是向上的，由左手定则判出电流受安培力方向为逆时针方向，故液体将逆时针转动起来，若蹄形磁铁的N极和S极对调，或者电流方向反向，则液体会顺时针转动.,1、AC 2：B=0.48T,
