磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力-安培力(編輯)

1、安培力3.2 磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用選修 3-1實(shí)驗(yàn)研究表明： 1.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向平行時(shí)：一、安培力的大小 B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)條件： BIF=0FIBIB磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱為安培力F = ILB2.當(dāng)電流和磁場(chǎng)垂直時(shí)：B1B2.當(dāng)電流與磁場(chǎng)方向成角時(shí)：F = ILBsin（B為勻強(qiáng)磁場(chǎng)）（為磁場(chǎng)和導(dǎo)線夾角）例：設(shè)下圖中磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，電流強(qiáng)度I，導(dǎo)線長(zhǎng)度L，求安培力大小BIBIBIBIF = ILBF = ILBF = ILBF = ILBsin 4.公式F ILB中L的理解（1）公式FILB中L指的是“有效長(zhǎng)度”當(dāng)B與I垂直時(shí)，F(xiàn)最大；當(dāng)B與I平行時(shí)，F(xiàn)0.（2）彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于處

2、于磁場(chǎng)中導(dǎo)線兩端點(diǎn)連線在垂直于磁場(chǎng)方向上的長(zhǎng)度(如圖)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端對(duì)公式的理解小結(jié)： F 不僅與B、I、L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)L是有效長(zhǎng)度，不一定是導(dǎo)線實(shí)際長(zhǎng)度1.I與B不垂直時(shí)，分解B或把L朝垂直B方向投影 FBILBILsin FILB2.導(dǎo)線不是直線，找導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度（首尾連接的直線）3.只有一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中或者只有一部分通電一般只適用勻強(qiáng)磁場(chǎng)1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。二、安培力的方向2、上下交換磁場(chǎng)的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察受力方向是否變化。猜測(cè):哪些因素會(huì)影響導(dǎo)線受力的方向電流的方向和磁場(chǎng)的方向FIBIFBFBINSFBFIFBI安培力F

3、、磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I三者的方向關(guān)系: F垂直于電流與磁場(chǎng)所在的平面.而B(niǎo)與I不一定垂直伸開(kāi)左手，使大拇指跟其余四指垂直，并且與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線從掌心進(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。安培力的方向左手定則例1、畫(huà)出各圖中安培力的方向IIBBIBBIIBFFFFF例2、垂直放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線如圖放置，并已標(biāo)明電流強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培力三個(gè)量中的其中兩個(gè)物理量的方向，試標(biāo)出第三個(gè)物理量的方向BFIFFBBBFIBBFBFF例3：FEBBFBBE練1：在傾斜角為的光滑斜面上,置一通有電流質(zhì) 量為m的導(dǎo) 體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場(chǎng)

4、中靜止，則導(dǎo)體棒的安培力為 _. FBNmgmgtan練2 .如圖所示質(zhì)量為m的銅棒，用長(zhǎng)度相等的兩根軟導(dǎo)線水平地懸吊在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩導(dǎo)線間距離為L(zhǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，通電穩(wěn)定后，兩導(dǎo)線與豎直成并保持靜止，此銅棒中電流的方向及大小？mgTF安BABmgtan/BL方向：A至BBNSF（1）繩子拉力_ (變大,變小,不變)（2）桌面對(duì)磁鐵的支持力_（3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力_(有,無(wú)).變大變小無(wú)NSF桌面對(duì)磁鐵的摩擦力 _(有,無(wú)) 方向_. 有水平向右練3FB 活動(dòng)：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。在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請(qǐng)你運(yùn)用學(xué)過(guò)

5、的知識(shí)進(jìn)行討論并做出預(yù)測(cè)？電流方向相同時(shí)，將會(huì)吸引; 電流方向相反時(shí)，將會(huì)排斥。I1I2F12F分析：同向電流反向電流I1I2F21F21互相吸引互相排斥未完待續(xù) 謝謝大家！三.安培力作用下通電導(dǎo)線或線圈的運(yùn)動(dòng)方向1.直接判斷：先分析導(dǎo)線或線圈所在位置的磁感線情況，然后根據(jù)左手定則判定安培力的方向，再進(jìn)行分析：abFF2.利用平行電流相互作用分析法：（1）同向平行電流相互吸引，異向平行電流相互排斥；（2）兩個(gè)電流總有作用到方向相同且靠近的趨勢(shì)。 自由固定FF 自由：怎么運(yùn)動(dòng)？固定3.電流元分析法：把整段電流分成很多小段直線電流，其中每一小段就是一個(gè)電流元。 例：如圖，把輕質(zhì)導(dǎo)線圈用絕緣細(xì)線懸掛

6、在磁鐵N極附近，磁鐵的軸線穿過(guò)線圈的圓心且垂直于線圈平面。當(dāng)線圈內(nèi)通入如圖所示的電流后，判斷線圈如何運(yùn)動(dòng)？向左擺動(dòng)（并有擴(kuò)大的趨勢(shì)）例、如圖所示，蹄形磁鐵固定，通電直導(dǎo)線AB可自由運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向的電流時(shí)，俯視導(dǎo)體，導(dǎo)體AB將（AB的重力不計(jì)）A、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)B、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)D、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向上運(yùn)動(dòng)4.特殊位置法：NSNSIFFNSFA、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)向下運(yùn)動(dòng)垂直向外垂直向里5.等效分析法：環(huán)形電流可等效為小磁針，條形磁鐵或小磁針也可以等效為環(huán)形電流，通電螺線管可等效為多個(gè)環(huán)形電流或條形磁鐵。練1.如圖在條形磁鐵N極處懸掛一個(gè)

7、線圈，當(dāng)線圈中通有逆時(shí)針?lè)较虻碾娏鲿r(shí)，線圈將怎么運(yùn)動(dòng)（俯視）？ 從上向下俯視逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)向左擺動(dòng)N三. 磁電式電表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)的力矩相平衡時(shí)，線圈停止轉(zhuǎn)動(dòng)。練習(xí)1、兩條直導(dǎo)線相互垂直，如圖所示，但相隔一個(gè)小距離，其中一條AB是固定的，另一條CD能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)直流電流按圖示方

8、向通入兩條導(dǎo)線時(shí)，CD導(dǎo)線將（ ）A、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABB、順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線ABC、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)導(dǎo)線ABD、逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近導(dǎo)線ABABCDIID結(jié)論：兩通電導(dǎo)線有達(dá)到電流方向相同，并靠近的趨勢(shì)通電矩形導(dǎo)線框abcd與無(wú)限長(zhǎng)通電直導(dǎo)線MN在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab邊與NM平行。判斷線框?qū)⑷绾芜\(yùn)動(dòng)MNabcdI1I2MNI1BabcdI22 、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MN，導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直，給導(dǎo)線通以由N向M的電流，則( )A. 磁鐵對(duì)桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B. 磁鐵對(duì)桌面的壓力減小，受桌面

9、的摩擦力作用C. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，受桌面的摩擦力作用D. 磁鐵對(duì)桌面的壓力增大，不受桌面摩擦力作用應(yīng)用二-安培力作用下物體的平衡問(wèn)題：如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為450，金屬棒MN的質(zhì)量為0.1kg，處在豎直向上磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為6V，內(nèi)阻為1，為使MN處于靜止?fàn)顟B(tài)，則電阻R應(yīng)為多少？(其他電阻不計(jì))練習(xí)1.如圖，一根長(zhǎng)L，質(zhì)量為m的導(dǎo)線用軟導(dǎo)線懸掛在方向水平的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，現(xiàn)要使懸繩張力為0，則導(dǎo)線中電流應(yīng)為多少？方向如何B如果其他都不變，磁場(chǎng)方向相反，繩子的張力變?yōu)槎啻?如果其他都不變，磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，平衡時(shí)繩子的張力變?yōu)槎啻?練習(xí)2 ：如圖所示，固定螺線管M右側(cè)有一正方形線框abcd，線框內(nèi)通有恒定電流，其流向?yàn)閍bcd，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，線框運(yùn)動(dòng)情況應(yīng)為（ ）Aab向外，cd向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向M靠攏Bab向里，cd向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離MCad向外，bc向里轉(zhuǎn)動(dòng)且向M靠攏Dad向里，bc向外轉(zhuǎn)動(dòng)且遠(yuǎn)離MA練習(xí)3 、如圖所示，在傾角為30o的斜面上，放置兩條寬L