(共29张PPT)
3.4
通电导线在磁场中受到的力
1、知道安培力的概念,会用左手定则判定安培力的方向,并能用左手定则解答有关问题
2、学会用公式F=BIL计算安培力的大小
教学目标
演示:按照右图所示进行实验。
1、改变导线中电流的方向,观察受力方向是否改变。
通电导线在磁场中受到的力称为安培力
一、安培力的方向
2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向,观察受力方向是否变化
课堂探究
F、B、I方向关系
示意图
安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直,即垂直于电流和磁场所在的平面
左手定则:伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,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
遵循左手定则
示意图
安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直,即垂直于电流和磁场所在的平面
1.画出图中通电导线所受力的方向。
I
B
2.画出图中通电导线所受力的方向。
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互相排斥,试用刚学的知识解释。
A的磁场
C的磁场
B的磁场
D的磁场
(1)
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F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。
问题:如果既不平行也不垂直呢?
二、安培力的大小
即:
F=ILB
(2)平行时:F=0
把磁感应强度B分解为两个分量:
一个分量与导线垂直
B1=Bsinθ
另一分量与导线平行
B2=Bcosθ
平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力,通电导线所受作用力仅由B1决定
即F=ILB1
F=ILBsinθ
二、安培力的大小
将B1=Bsinθ代入得
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
对公式
的理解:
★
F安不仅与B、I、L有关,还与放置方式有关
解决:B与I不垂直,分解B或把L朝垂直B方向投影
F安=BIL
★只适用匀强磁场
F=ILB
当B∥I时
F=0
当B⊥I时
F=BIL
F=BIL中的L为有效长度,当导线弯曲时,L是导线两端点的连线长度
试指出下述各图中的安培力的大小。
3.将长度为20cm,通有0.1A电流的直导线放入
匀强磁场中,电流与磁场方向如图,已知磁感应
强度为1T,试求出下列各图中导线所受的安培力
的大小和方向。
4.如图所示导体框中电流为I,导体框垂直于磁场放置,磁场磁感应强度为B,AB与CD相距为d,则在图甲、乙两种情况下,导体棒MN和MON受到的安培力为多少?
(图乙中MN连线垂直于框架AB、CD)
5.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,有一导体棒,电流为I,长为L,质
量为m,在竖直向上的磁场中静止,则磁感应强度B为_________.
B=mgtanθ/IL
扩展1:欲使它静止在斜面上,
外加磁场的磁感应强度B的最小值为________,
方向________.
mgsinθ=BIL
B=mgsinθ/IL
B
1、电流表的构造
最基本的部分是磁铁和放在磁铁两级间的线圈。
三、磁电式电流表
2、电流表的工作原理:
(1)当电流通过线圈时,线圈左右两边都要受到方向相反的安培力,使线圈发生转动,线圈转动使螺旋弹簧被扭动,反抗线圈转动。
(3)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,它的平面都跟磁感线平行,表盘的刻度就是均匀的了。
(2)电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大。所以,从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
3、磁电式电流表的特点
1)表盘的刻度均匀,θ∝I。
2)灵敏度高,但过载能力差。
3)满偏电流Ig,内阻Rg反映了电流表的最主要特性。
(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
桌面对磁铁的摩擦力
_______(有,无)
方向_______.
有
水平向右
6、两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中ab固定,cd可以自由活动,当通以如图所示电流后,cd导线将( )
A.顺时针方向转动,同时靠近ab
B.逆时针方向转动,同时离开ab
C.顺时针方向转动,同时离开ab
D.逆时针方向转动,同时靠近ab
D
8.如图所示,向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会(
)
A.纵向收缩,径向膨胀
B.纵向伸长,径向膨胀
C.纵向伸长,径向收缩
D.纵向收缩,径向收缩
纵向
A
9.通电直导线附近有一个小的通电闭合矩形线圈abcd,直导线AB和线框在同一平面内放置,若电流I2沿顺时针方向,则小线框的运动情况是
(
)
A.向右运动
B.静止不动
C.向左运动
D.发生转动,
同时向远离直
导线方向运动
C
10.如图
10所示
,一条形磁铁放在水平桌面上,在磁铁右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线.当导线中通以由外向内的电流时(
)
图
10
A.磁铁受到向左的摩擦力,且对桌面的压力减小
B.磁铁受到向右的摩擦力,且对桌面的压力减小
C.磁铁受到向左的摩擦力,且对桌面的压力增大
D.磁铁不受摩擦力,对桌面的压力不变
11.如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线,当导线中通以由左向右的电流时,蹄形磁铁的运动情况将是(
)
A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外,S极向纸内转动
D.N极向纸内,S极向纸外转动
C
12.如图所示,金属杆ab的质量为m,长为L,通过的电流为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,结果ab静止在水平导轨上。若磁场方向与水平导轨成θ角,求:
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒对导轨的压力。
课堂小结
1、安培力的方向的判定(左手定则)
2、安培力大小的计算
3、公式的应用技巧
作业布置