第四節(jié)-通電導線在磁場中受到的力

1、第第3 3章章 第第4 4節(jié)節(jié)通電導線在通電導線在磁場中受到的力磁場中受到的力垣曲中學垣曲中學 姚小頓姚小頓一、知識回顧一、知識回顧ILFB 如何描述磁場強弱？如何描述磁場強弱？)(IB 安培力的方向判斷？安培力的方向判斷？自主閱讀課本內(nèi)容，自主閱讀課本內(nèi)容，（十分鐘）（十分鐘）BIF示意圖安培力方向既與電流方向垂直又與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磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面在的平面左手定則：伸開左手伸開左手, ,使拇指與其使拇指與其余四個手指垂直余四個手指垂直, ,并且都與手掌在并且都與手掌在同一平面內(nèi)同一平面內(nèi); ;讓磁感應線從掌心進讓磁感

2、應線從掌心進入入, ,并使四指指向電流的方向，這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磁場中所受安培力的方向BIF示意圖再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷當當B與與I不垂直時不垂直時F、B、I的關系示意的關系示意圖圖 BFBB總結(jié)：不管總結(jié)：不管B與與I是否垂直，是否垂直，F(xiàn)都垂直與都垂直與B和和I所決定所決定的平面的平面 IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB二、安培力方向的判斷二、安培力方向的

3、判斷問題：問題：如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通如圖所示，兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用過磁場發(fā)生相互作用 請使用剛學過的知識解釋本實驗請使用剛學過的知識解釋本實驗結(jié)果。結(jié)果。同向電流相互吸引。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。反向電流相互排斥。結(jié)論結(jié)論: :FFF同向電流F反向電流（1 1） 在在勻強磁場勻強磁場中，在通電直導線與磁場方向中，在通電直導線與磁場方向垂直垂直的情況下，導線所受安培力的情況下，導線所受安培力F F等于磁感應強度等于磁感應強度B B、電流、電流I I和導線的長度和導線的長度L L三者的乘積。三者的乘積。問題問題: :如果既不平行也不垂直呢？如

4、果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行時：）平行時：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小BILF 0FIB B0o0F 90OFIBL把磁感應強度把磁感應強度B B分解為兩個分量：分解為兩個分量：一個分量與導線垂直一個分量與導線垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量與導線平行另一分量與導線平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于導線的分量平行于導線的分量B B2 2不對通電導線產(chǎn)生作用力，不對通電導線產(chǎn)生作用力，通電導線所受作用力僅由通電導線所受作用力僅由B B1 1決定決定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1將將B B1

5、 1=Bsin=Bsin代入得代入得通電直導線與磁場方向通電直導線與磁場方向不垂直不垂直的情況的情況三、安培力的大小三、安培力的大小公式：公式： F=ILBsinF=ILBsin表示磁場方向與電流方向間的夾角表示磁場方向與電流方向間的夾角問題問題1:1:若若B B與與I I不垂直時，不垂直時，F(xiàn) F安安與與B B和和I I方向關系可以方向關系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應線有何要求？概括為哪句話？這時左手定則對磁感應線有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小結(jié)論：結(jié)論：F F一定與一定與B B垂直，一定與垂直，一定與I I垂直。但垂直。但B B與與I I不一不一定垂直。定垂直。問題2

6、：F、B、I一定兩兩垂直嗎？1.1.將長度為將長度為20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A電流的直導線放入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，已知磁感應強度為感應強度為1T1T。試求出下列各圖中導線所受安培力的。試求出下列各圖中導線所受安培力的大小和方向大小和方向IBIB3 0IB0N0.02N0.02N 2. 2.兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中兩條導線互相垂直，但相隔一小段距離，其中abab固定，固定，cdcd可以自由活動，當通以如圖所示電流后，可以自由活動，當通以如圖所示電流后，cdcd導線將（）導線將（）A

7、.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abababcdD3.3.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，在磁鐵點，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左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是( )( )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

8、外，極向紙外，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D1 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。.四、磁電式電流表四、磁電式電流表問題問題電流表中磁場分布有何特點呢？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

9、均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長線都，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，通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度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，各點的磁感應強度各點的磁感應強度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磁場并非勻強磁場問題問題該磁場該磁場是否勻強磁場？是否勻強磁場？問題問題該磁場該磁場的特點？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

10、，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，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，當這種阻礙力矩和增大，當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

11、場對電流的作用力與電流成正比，因而線圈中、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。大小，可以知道被測電流的強弱。3 3、當線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的方向也、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。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

12、，表盤的刻度均勻，II1.1.關于磁場對通電直導線的作用力關于磁場對通電直導線的作用力, ,下列說法正確的下列說法正確的是是( )( )A.A.通電直導線在磁場中一定受到安培力的作用通電直導線在磁場中一定受到安培力的作用B.B.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁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場方向垂直C.C.通電直導線在磁場中所受安培力的方向一定跟電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流方向垂直D.D.通電直導線在磁場中所受安培力的方向垂直于由通電直導線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B B和和I I所確定的平面所確定的平面課堂訓練：課堂訓練：BC

13、D2.2.磁場中某處的磁感線如圖所示磁場中某處的磁感線如圖所示( )( )A.aA.a、b b兩處的磁感應強度的大小不等兩處的磁感應強度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b兩處的磁感應強度的大小不等兩處的磁感應強度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通電導線放在同一通電導線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處大處大D.D.同一通電導線放在同一通電導線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處小處小abB3.3.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, ,使它的下使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸端剛好跟杯里的水銀面接

14、觸, ,并使它組成如圖所示的并使它組成如圖所示的電波電波, ,當開關接通后當開關接通后, ,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SC4.4.如圖所示，導線如圖所示，導線abcabc為垂直折線為垂直折線, ,其中電流為其中電流為I,ab=bcI,ab=bc=L,=L,導線拓在的平面與勻強磁場垂直導線拓在的平面與勻強磁場垂直, ,勻強磁場勻強磁場的磁感應強度為的磁感應強度為B,B,求導線求導線abcabc所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向. .abc解：ab段所受的安培力大小Fab=ILB，方向