安培力(精華版)

1、第二節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用力實驗演示：實驗演示：觀察演觀察演示實驗發(fā)現(xiàn)示實驗發(fā)現(xiàn),通電導(dǎo)通電導(dǎo)線的受力方向與磁線的受力方向與磁場方向、電流的方場方向、電流的方向向三者不但不在一三者不但不在一條直線上條直線上,而且不在而且不在一個平面內(nèi)一個平面內(nèi),怎樣確怎樣確定它的方向呢？定它的方向呢？一、安培力的方向一、安培力的方向FIBIFBFBINSFBFIFBFIFBI安培力安培力F、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流、電流I三者的方向關(guān)系三者的方向關(guān)系: : F垂直于電流與磁場所在的平面垂直于電流與磁場所在的平面.而而B與與I不一定垂直不一定垂直n伸開左手，使大拇指跟伸開左手，使大拇指跟其余四指垂直，并

2、且與其余四指垂直，并且與手掌在同一平面內(nèi)，讓手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線磁感線從掌心進(jìn)入從掌心進(jìn)入，并，并使四指指向電流的方向，使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。受安培力的方向。安培力的方向安培力的方向左手定則BIIBIFIF畫出圖中第三者的方向。畫出圖中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注注: :安培力的方向總與導(dǎo)線垂直安培力的方向總與導(dǎo)線垂直, ,與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直。BFBF分析受到的安培力時分析受到的安培力時,要善于把立體圖要善于把立體圖, 改畫成易于分析受力的平面圖形改畫成易

3、于分析受力的平面圖形.aBbBba思考與討論：思考與討論：兩平行通電直導(dǎo)線兩平行通電直導(dǎo)線,若通以同向電流若通以同向電流,則相互吸則相互吸引；若通以反向電流引；若通以反向電流,則相互排斥則相互排斥.為什么？為什么？F12F2112n兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中其中abab固定，固定，cdcd可以自由活動，當(dāng)通以如可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，圖所示電流后，cdcd導(dǎo)線將（）導(dǎo)線將（）A.A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ababB.B.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ababC.C.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開

4、順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ababD.D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近abababcdD如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流, ,線圈將會線圈將會( )( )A.A.縱向收縮縱向收縮, ,徑向膨脹徑向膨脹B.B.縱向伸長縱向伸長, ,徑向膨脹徑向膨脹C.C.縱向伸長縱向伸長, ,徑向收縮徑向收縮D.D.縱向收縮縱向收縮, ,徑向收縮徑向收縮縱向把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來把一根柔軟的螺旋形彈簧豎直懸掛起來, ,使它使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸的下端剛好跟杯里的水銀面接觸, ,并使它組成并使它組成如圖所示的電波如圖所示的電波

5、, ,當(dāng)開關(guān)接通后當(dāng)開關(guān)接通后, ,將看到的現(xiàn)象將看到的現(xiàn)象 是是( )( )A.A.彈簧向上收縮彈簧向上收縮B.B.彈簧被拉長彈簧被拉長C.C.彈簧上下振動彈簧上下振動D.D.彈簧仍靜止不動彈簧仍靜止不動S如圖所示，通電直導(dǎo)線如圖所示，通電直導(dǎo)線A A與賀形通電導(dǎo)線環(huán)與賀形通電導(dǎo)線環(huán)B B固固定放置在同一水平面上定放置在同一水平面上, ,通有如圖所示的電流通有如圖所示的電流時時, ,通電直導(dǎo)線受到水平向通電直導(dǎo)線受到水平向 的安培力的安培力作用作用. .當(dāng)當(dāng)A A、B B中電流大小保持不變中電流大小保持不變, ,但同時改但同時改變方向時變方向時, ,通電直導(dǎo)線通電直導(dǎo)線A A所受的安培力方向

6、水平所受的安培力方向水平向向 . .AIBI1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時：當(dāng)電流與磁場方向垂直時：為為勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場FIBI2.當(dāng)電流與磁場方向平行時：當(dāng)電流與磁場方向平行時：BB1B2.當(dāng)電流與磁場方向夾當(dāng)電流與磁場方向夾角時：角時：為為勻強(qiáng)磁場）勻強(qiáng)磁場）為為磁場和導(dǎo)線夾角）磁場和導(dǎo)線夾角）BFBBIBacbI 如圖所示，直角三角形如圖所示，直角三角形abcabc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流有電流I I1A1A，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各邊，求三角形框架各邊所受的安培力。所受的安

7、培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0導(dǎo)線導(dǎo)線abc為垂直折線為垂直折線,其中電流為其中電流為I，ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直導(dǎo)線拓在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直,勻強(qiáng)磁場的勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,求導(dǎo)線求導(dǎo)線abc所受安培力的大所受安培力的大小和方向小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc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0.2m0.2m，與，與水平面夾角為水平面夾角為45450 0，金屬棒，金屬棒MNMN的質(zhì)量為的質(zhì)量為0.1kg0.1kg，處在，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T1T的勻強(qiáng)磁場中，電源電動

8、的勻強(qiáng)磁場中，電源電動勢為勢為6V6V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為11，為使，為使MNMN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻阻R R應(yīng)為多少？應(yīng)為多少？( (其他電阻不計其他電阻不計) )【答案】【答案】R=0.2如圖所示，在傾角為如圖所示，在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面的光滑斜面上，垂直紙面水平放置一根長為水平放置一根長為L L、質(zhì)量為、質(zhì)量為m m的通電直導(dǎo)線，電的通電直導(dǎo)線，電流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止在斜面上，流方向垂直紙面向里，欲使導(dǎo)線靜止在斜面上，外加磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向可以是外加磁場，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，方向垂直斜面

9、向下B.B=mgtan/IL，方向豎直向下，方向豎直向下C.B=mg/IL，方向水平向左，方向水平向左D.B=mgcos/IL，方向水平向左，方向水平向左I安培力安培力B為為勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場.方向方向:大?。捍笮。盒〗Y(jié)：小結(jié)： B垂直導(dǎo)線方向垂直導(dǎo)線方向B平行導(dǎo)線方向平行導(dǎo)線方向 B和和I成一夾角成一夾角n水平放置的兩個平行金屬軌道相距水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m0.2m上面有上面有一質(zhì)量為一質(zhì)量為0.04kg0.04kg的均勻金屬棒的均勻金屬棒abab，電源電動勢，電源電動勢為為V V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.50.5，滑動變阻器調(diào)到，滑動變阻器調(diào)到2.52.5時，時，要在金屬棒所在位置

10、施加一個垂直與要在金屬棒所在位置施加一個垂直與abab的勻強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，才能使金屬棒磁場，才能使金屬棒abab對軌道的壓力恰好為零，對軌道的壓力恰好為零，求勻強(qiáng)磁場的大小和方向求勻強(qiáng)磁場的大小和方向ab若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度若保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的大小不變，方向順時的大小不變，方向順時針轉(zhuǎn)針轉(zhuǎn)3737，此時，此時abab仍然靜止，則軌道對仍然靜止，則軌道對abab的支持力和摩擦力為多大？的支持力和摩擦力為多大？如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T1T的勻強(qiáng)磁場中，的勻強(qiáng)磁場中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為0.5m0.5m，質(zhì)，質(zhì)量為量為0.1kg0

11、.1kg的金屬棒的金屬棒MNMN，此時彈簧伸長，此時彈簧伸長10cm10cm，欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和方向如何？方向如何？MNIB2A2A，方向從，方向從M M到到N N2 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

12、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，不受桌面摩擦力作用磁鐵對桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用ANS導(dǎo)線導(dǎo)線如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O O點，在磁點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是況將是( )( )A A靜止不動靜止不動B B向紙外平動向紙外平動C CN N極向紙外，極向紙

13、外，S S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D DN N極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S S極向紙外轉(zhuǎn)動極向紙外轉(zhuǎn)動磁電式電流表磁電式電流表1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。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？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電流表中磁鐵與鐵芯之間是均勻輻向分布均勻輻向分布的的. . 所謂所謂均勻輻向分布均勻輻向分布，就是說所

14、有磁感線的延長，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，在以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的的大小是相等大小是相等的的. .該磁場該磁場并非勻強(qiáng)磁場并非勻強(qiáng)磁場問題問題該磁場是否勻強(qiáng)磁場？該磁場是否勻強(qiáng)磁場？問題問題該磁場的特點？該磁場的特點？2 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

15、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)動的角度增大而隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動安培力產(chǎn)生的使線圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時，線圈停的力矩相平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。止轉(zhuǎn)動。2 2、磁場對電流的作用力與電流成

16、正比，因而、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(qiáng)弱。的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強(qiáng)弱。3 3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的、當(dāng)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，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，可以知道被測電流所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。的方向。表盤的刻度均勻，表盤的刻度均勻，II由

17、于磁場對電流的作用力跟電流成正比，由于磁場對電流的作用力跟電流成正比，因而安培力的力矩也跟電流成正比，而螺旋形彈簧因而安培力的力矩也跟電流成正比，而螺旋形彈簧的扭矩與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以磁電式電表的扭矩與指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以磁電式電表的表盤刻度是均勻的。的表盤刻度是均勻的。三、磁電式電流表的特點三、磁電式電流表的特點1、表盤的刻度均勻，、表盤的刻度均勻，I。2、靈敏度高，但過載能力差、靈敏度高，但過載能力差(繞制線圈的繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)導(dǎo)線很細(xì))，容易燒壞。，容易燒壞。3、滿偏電流、滿偏電流Ig，內(nèi)阻，內(nèi)阻Rg反映了電流表的最反映了電流表的最主要特性。主要特性。3 3 、在傾角為在傾角為3030o o的斜面上，放置兩條寬的斜面上，放置兩條寬L L0.5m0.5m的光滑的光滑平行導(dǎo)軌，將電源、滑動變阻器用導(dǎo)線連接在導(dǎo)軌上，平行導(dǎo)軌，將電源、滑動變阻器用導(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)軌上橫放一根質(zhì)量為m m0.2kg0.2kg的金屬棒的金屬棒abab，電源電，電源電動勢動勢E E12V12V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r0.30.3，磁場方向垂直軌道所在平，磁場方向垂直軌道所在平面，面，B B0.8T0.8T。欲使棒。欲使棒abab在軌道上保持靜止，滑動