高二物理選修31 磁場對通電導線的作用1

1、3.4 磁場對 通電導線的作用力,演示：按照右圖所示進行實驗。 1、改變導線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。,通電導線在磁場中受到的力稱為安培力,一、安培力的方向,2、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,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方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面,左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應線從掌心進入,并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導線在磁場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方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面

2、,判定以下通電導線所受安培力的方向,30,I,I,I,B,B,B,問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用,用學過的知識加以判斷,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） 在勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向垂直的情況下，導線所受安培力F等于磁感應強度B、電流I和導線的長度L三者的乘積。,問題: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：F0,把磁感應強度B分解為兩個分量：,一個分量與導線垂直 B1=Bsin,另一分量與導線平行 B2=Bcos,平行于導線的分量B2不對通電導線產(chǎn)生作用力，通電導線所受作用力

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

4、定，cd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cd導線將（） A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ab B.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ab C.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ab D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ab,a,b,c,d,D,0,0.02N 水平向右,0.02N 垂直導線 斜向左上方,將長度為20cm、通有0.1A電流的直導線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應強度為1T。試求出下列各圖中導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組成的導線框內(nèi)通有電流I1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場B2T中，AC=40cm， ，求三角形框架各邊所受的安培力

5、。,在圖中，勻強磁場磁感應強度為B，有一段長L，通有電流為I的直導線ab，電流方向從a到b，則導線所受磁場力大小和方向如何？并將立體圖改畫為平面圖,如圖所示，在磁感應強度為1T的勻強磁場中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為0.5m，質(zhì)量為0.1kg的金屬棒MN，此時彈簧伸長10cm，欲使彈簧不伸長則棒上應通過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、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、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。,.,問題電流表中磁場分布有何特點呢？ 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，就是說所有磁感線的延長線都通過鐵芯的中心，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， 各點的磁感應強度B的大小是相等的.,該磁場并非勻強磁場,問題該磁場是否勻強磁場？,問題該磁場的特點？,2、電流表的工作原理,1、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線平行，當電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩，其大小,隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平

7、衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。,2、磁場對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，可以知道被測電流的強弱。,3、當線圈中的電流方向發(fā)生變化時，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，可以知道被測電流的方向。,表盤的刻度均勻，I,關(guān)于磁場對通電直導線的作用力,下列說法正確的是( ),A.通電直導線在磁場中一定受到安培力的作用 B.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場方向垂直 C.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直 D.通電直導線在磁場中所受安培力的方向垂于由

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

9、C.縱向伸長,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,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,當開關(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 C.彈簧上下振動 D.彈簧仍靜止不動,S,C,如圖所示，導線abc為垂直折線,其中電流為I,ab=bc=L,導線拓在的平面與勻強磁場垂直,勻強磁場的磁感應強度為B,求導線abc所受安培力的大小和方向.,a,b,c,如圖所示，將通電導線圓環(huán)平行于紙面緩慢地堅直向下放入水平方向垂直紙面各里的勻強磁場中,則在通電圓環(huán)完全進入磁場的過程中,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直導線,導線中通有大小不一為I1,方向如圖所示的電流.P是一個通有電流I2的,與MN共面的金屬圓環(huán),圓環(huán)P在磁場作用下將( ),M,I1,P,A.沿紙面向上運動 B.沿紙面向下運動 C.上半部垂直紙面向外, 下半部垂直紙面向里轉(zhuǎn)動 D.上半部垂直紙面向里, 下半部垂直紙面向外轉(zhuǎn)動,I2,N,B,如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MN，兩端用細軟導線連接后懸于a、b兩點，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中，棒中通有電流，方向從M流向N，些時懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以( ),A.適當減小磁感應強度 B.使磁場反向 C.適當增大電流 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為L、質(zhì)量為m的通電直導線，電流方向垂直紙面向里，欲使導線靜止在斜面上，外加磁場，磁感應強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,