B磁場對電流的作用左手定則

1、 /5第十章B磁場對電流的作用左手定則如果你去過上海科技館，一定見到過一個叫做“電磁炮”的展品。炮身是一匝匝線圈,“炮彈”是一個金屬球。按下按鈕，“炮彈”在磁場的作用下，加速從炮筒中射出，擊中遠方的目標(biāo)，在屏幕上就會顯示你的得分。在技術(shù)領(lǐng)域中，人們確實發(fā)明了一種電磁炮。這種電磁炮的結(jié)構(gòu)如圖1015所示，它由電源、導(dǎo)軌、炮彈和電磁鐵組成。發(fā)射時給炮彈通以極大的電流，炮彈在電磁鐵的磁場作用下產(chǎn)生很大的加速度，最終使炮彈以極大速度沿導(dǎo)軌飛出。試驗表明其射程可達數(shù)百千米。有人提出設(shè)想，可以用它來發(fā)射人造地球衛(wèi)星。圖1015本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容就是研究磁場對電流的作用及其應(yīng)用。磁場對電流有什么作用？在學(xué)習(xí)電流

2、時，我們知道了電場的基本特性是對處于電場中的電荷有力的作用。相類似的，磁場的基本特性是對處于磁場中的電流有力的作用。讓我們先來看一個實驗。如圖1016所示，在蹄形磁鐵的兩極之間放置一個平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌兩端接在電源上，在兩導(dǎo)軌之間放置一段電阻較小的導(dǎo)體短棒。合上開關(guān)，使短棒通電，我們會看到短棒立即沿導(dǎo)軌加速運動起來。這表明磁場對通電導(dǎo)體有力的作用，這個力叫做磁場力。圖1016磁場力磁場對電流有作用力即磁場力。如何判定磁場力的方向?那么，磁場力的方向怎樣判定呢？圖1017為一個研究磁場力方向的裝置。P是一根金屬桿，通過導(dǎo)線懸掛在鉤子A、B上。再通過接線柱與電源E、開關(guān)S、保護電阻R構(gòu)成串聯(lián)回路。D是

3、磁性較強的蹄形磁鐵。圖10-17現(xiàn)在按下列實驗步驟進行研究：合上或斷開開關(guān)S,觀察金屬桿P的運動情況。把蹄形磁鐵D的N、S極對換一下位置，再合上或斷開開關(guān)S,觀察金屬桿P的運動情況。交換電源的正、負(fù)極，即改變電流方向，觀察金屬桿P的運動情況。從觀察到的現(xiàn)象來看，步驟相比較，金屬桿P的運動方向相反；步驟相比較，金屬桿P的運動方向也相反?？梢姶艌隽Φ姆较蚋艌龇较蚝碗娏鞣较蚨加嘘P(guān)。實驗和理論表明，磁場對電流作用力的方向既與磁場方向垂直，又與電流方向垂直?；蛘哒f，磁場力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面。磁場方向、電流方向和導(dǎo)體受力方向這三者之間的關(guān)系可以用左手定則來判定。如圖1018所示，

4、伸開左手，讓大拇指跟其余四指垂直，并且都與手掌在同一個平面里；把左手放入磁場中，讓磁感線穿過手心、，使四指指向電流方向，這時大拇指所指的就是磁場力的方向。圖1018圖1018磁場力的方向磁場力的方向與磁場方向和電流方向有關(guān)。磁場力的方向總是垂直于磁感線和通電導(dǎo)線所在的平面。左手定則(left-handrule)：伸開左手，使大拇指與其他四個手指垂直，并都與手掌在一個平面內(nèi)，讓磁感線垂直傳入掌心，并使四指指向電流方向，則大拇指所指方向就是通電導(dǎo)線所受磁場力的方向。自主活動判斷一下，左手定則與前面實驗的記錄是否完全符合?指出圖10-19中電流，所受磁場力的方向。07圖101907圖1019【示例】

5、如圖1020所示，有兩根通電平行直導(dǎo)線C、D,它們之間存在相互作用力嗎?如果存在，作用力的方向如何？解答：電流的周圍存在著磁場，導(dǎo)線D【示例】如圖1020所示，有兩根通電平行直導(dǎo)線C、D,它們之間存在相互作用力嗎?如果存在，作用力的方向如何？解答：電流的周圍存在著磁場，導(dǎo)線D處在導(dǎo)線C產(chǎn)生的磁場中；同樣，導(dǎo)線C處在導(dǎo)線D產(chǎn)生的磁場中。因此，兩根導(dǎo)線都要受到磁場力的作用。在圖1021(a)中，從向下俯視的角度畫出了導(dǎo)線D產(chǎn)生的磁感線分布。可以看出C處磁場方向向下，根據(jù)左手定則可以判定，導(dǎo)線C受到的磁場力的方向向右。圖1021(b)畫出了導(dǎo)線C產(chǎn)生的磁感線分布。同理，可判定導(dǎo)線D受到的磁場力方向向左。圖1020(a)圖1021(b)我們也可以用圖1022所示的方法：在導(dǎo)線所在的平面里，直接畫出導(dǎo)線C在D處磁感線的方向“X”，然后用左手定則判定導(dǎo)線D受到的磁場力方向是向左的。同理，可以判斷出導(dǎo)線C受到的磁場力方向是向右的。由此可知，通以同方向電流的平行直導(dǎo)線會相互靠近。這是一種電流通過磁場實現(xiàn)的相互作用。因此在分析該示例時，只要先分析出一個力F,另一個力F就是它的反作用力，其方向也就確定了。大家談假若在兩根平行導(dǎo)線中通以反向電流，那么兩者之間的相互作用又是怎樣的?拓展聯(lián)想SI制中基本單位“安培”的定義國際單位制的七個基本單位中，“安培