高二物理選修31 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用1

1、3.4 磁場(chǎng)對(duì) 通電導(dǎo)線的作用力,演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。,通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力稱為安培力,一、安培力的方向,2、上下交互磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化,F、B、I方向關(guān)系,示意圖,安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面,左手定則：伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向,遵循左手定則,示意圖,安培力方向既與電流方向垂直又與磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面

2、,判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,問(wèn)題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用,用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以判斷,同向電流相互吸引。,反向電流相互排斥。,結(jié)論:,同向電流,反向電流,（1） 在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L三者的乘積。,問(wèn)題:如果既不平行也不垂直呢？,二、安培力的大小,即： F=ILB,（2）平行時(shí)：F0,把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：,一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B1=Bsin,另一分量與導(dǎo)線平行 B2=Bcos,平行于導(dǎo)線的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力

3、僅由B1決定,即F=ILB1,F=ILBsin,二、安培力的大小,將B1=Bsin代入得,通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直的情況,公式： F=ILBsin,表示磁場(chǎng)方向與電流方向間的夾角,在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng),二、安培力的大小,問(wèn)題:若B與I不垂直時(shí)，F(xiàn)安與B和I方向關(guān)系可以概括為那句話？這時(shí)左手定則對(duì)磁感應(yīng)線有何要求？,如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在磁鐵的正下方有一水平放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況將是( ),A靜止不動(dòng) B向紙外平動(dòng) CN極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) DN極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動(dòng),C,兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固

4、定，cd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（） A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ab B.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)ab C.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)ab D.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ab,a,b,c,d,D,0,0.02N 水平向右,0.02N 垂直導(dǎo)線 斜向左上方,將長(zhǎng)度為20cm、通有0.1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向,I,B,I,B,30,I,B,如圖所示，直角三角形abc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流I1A，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各邊所受的安培力

5、。,在圖中，勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，有一段長(zhǎng)L，通有電流為I的直導(dǎo)線ab，電流方向從a到b，則導(dǎo)線所受磁場(chǎng)力大小和方向如何？并將立體圖改畫(huà)為平面圖,如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長(zhǎng)為0.5m，質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN，此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)10cm，欲使彈簧不伸長(zhǎng)則棒上應(yīng)通過(guò)的電流的大小和方向如何？,M,N,2A，方向從M到N,磁電式電流表,1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。,鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。,.,問(wèn)題電流表中磁場(chǎng)分布有何特點(diǎn)呢？ 電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布

6、的. 所謂均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線的延長(zhǎng)線都通過(guò)鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度.,在以鐵芯為中心的圓圈上， 各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.,該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng),問(wèn)題該磁場(chǎng)是否勻強(qiáng)磁場(chǎng)？,問(wèn)題該磁場(chǎng)的特點(diǎn)？,2、電流表的工作原理,1、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)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)電流通過(guò)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)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，產(chǎn)生一個(gè)阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，其大小,隨線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩相平

7、衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,2、磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測(cè)電流的強(qiáng)弱。,3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時(shí)，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測(cè)電流的方向。,表盤(pán)的刻度均勻，I,關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,下列說(shuō)法正確的是( ),A.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用 B.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)方向垂直 C.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直 D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂于由

8、B和I所確定的平面,BCD,磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示( ),A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBb B.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,BaBb C.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大 D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小,a,b,B,如圖所示，通電直導(dǎo)線A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B固定放置在同一水平面上,通有如圖所示的電流時(shí),通電直導(dǎo)線受到水平向 的安培力作用.當(dāng)A、B中電流大小保持不變,但同時(shí)改變方向時(shí),通電直導(dǎo)線A所受的安培力方向水平向 .,A,I,B,I,右,右,如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會(huì)( ),A.縱向收縮,徑向膨脹 B.縱向伸長(zhǎng),徑向膨脹

9、C.縱向伸長(zhǎng),徑向收縮 D.縱向收縮,徑向收縮,縱向,A,把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來(lái),使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸,并使它組成如圖所示的電波,當(dāng)開(kāi)關(guān)接通后,將看到的現(xiàn)象 是( ),A.彈簧向上收縮 B.彈簧被拉長(zhǎng) C.彈簧上下振動(dòng) D.彈簧仍靜止不動(dòng),S,C,如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,如圖所示，將通電導(dǎo)線圓環(huán)平行于紙面緩慢地堅(jiān)直向下放入水平方向垂直紙面各里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,則在通電圓環(huán)完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程中,所受的安培力大小變化是( ),B,A.逐

10、漸變大 B.先變大后變小 C.逐漸變小 D.先變小后變大,I,B,如圖所示，MN是一條水平放置的固定長(zhǎng)直導(dǎo)線,導(dǎo)線中通有大小不一為I1,方向如圖所示的電流.P是一個(gè)通有電流I2的,與MN共面的金屬圓環(huán),圓環(huán)P在磁場(chǎng)作用下將( ),M,I1,P,A.沿紙面向上運(yùn)動(dòng) B.沿紙面向下運(yùn)動(dòng) C.上半部垂直紙面向外, 下半部垂直紙面向里轉(zhuǎn)動(dòng) D.上半部垂直紙面向里, 下半部垂直紙面向外轉(zhuǎn)動(dòng),I2,N,B,如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于a、b兩點(diǎn)，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通有電流，方向從M流向N，些時(shí)懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以( ),A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強(qiáng)度 B.使磁場(chǎng)反向 C.適當(dāng)增大電流 D.使電流反向,M,N,a,b,C,如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為m的通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止在斜面上，外加磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是( ),A.B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下 B.B=mgtan/IL，方向豎直向下 C.B=mg/IL，方向水平向左 D.B=mgcos/IL，方向水平向左,I,BC,