磁场对通电导线的作用课件

通通电直直导线环形形电流流通通电螺螺线管管产生的磁生的磁场如何判断？如何判断？回回顾：-FF通电导体在磁场中受力作用演示-安培力安培力(Ampere force)定定义：磁磁场对电流流的作的作用力称用力称为安培力，是安培力，是为了了纪念安培而命名的。念安培而命名的。-安培力的方向安培力的方向试画出下述两画出下述两实验结果的正果的正视图：B BB BI I I IF F F FI I I IF F F F-左手定左手定则（left-hand ruleleft-hand rule）实验结论实验结论：安培力的方：安培力的方：安培力的方：安培力的方向既跟磁向既跟磁向既跟磁向既跟磁场场方向垂直方向垂直方向垂直方向垂直F F F FB B B B，又跟又跟又跟又跟电电流方向垂直流方向垂直流方向垂直流方向垂直F F F FI I I I，故，故，故，故安培力的方向安培力的方向安培力的方向安培力的方向总总是垂直于磁是垂直于磁是垂直于磁是垂直于磁感感感感线线和通和通和通和通电导线电导线所在的平面，所在的平面，所在的平面，所在的平面，即：即：即：即：F F F F安安安安B B B BI I I I平面平面平面平面伸开伸开伸开伸开左手左手左手左手：磁感磁感磁感磁感线线垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心垂直穿入手心四指四指四指四指指向指向指向指向电电流的方向流的方向流的方向流的方向大拇指大拇指大拇指大拇指所受安培力的方向所受安培力的方向所受安培力的方向所受安培力的方向-思考与思考与讨论如如图所示，当通所示，当通电导线的的电流垂直流垂直纸面向外，面向外，磁磁场竖直向上直向上时，导线所受的安培力水平向所受的安培力水平向左，左，现在若将在若将电流方向和磁流方向和磁场的方向同的方向同时反反向，向，则安培力的方向是不是也反向？安培力的方向是不是也反向？B BI I I IF F F FB BI I I IF F F F结论：当：当电流方向和磁流方向和磁场方向同方向同时反反向向时，安培力方向不安培力方向不变。-FI II IF FF F 例例题1 1：确定确定图中中电流，磁流，磁场，安培力三者中，安培力三者中未知的方向。未知的方向。（1）（2）（3）课堂堂练习-FFF FI I（4）（5）（6）课堂堂练习 例例题1 1：确定确定图中中电流，磁流，磁场，安培力三者中，安培力三者中未知的方向。未知的方向。-B BI IB BI IIB（7）（8）（9）F F垂直垂直纸面向外面向外无安培力无安培力课堂堂练习 例例题1 1：确定确定图中中电流，磁流，磁场，安培力三者中，安培力三者中未知的方向。未知的方向。-B I IBFF（10）（11）例例题1 1：确定确定图中中电流，磁流，磁场，安培力三者中，安培力三者中未知的方向。未知的方向。课堂堂练习B BI I（12）-例例题2 2：试画出下列各画出下列各图中通中通电导体棒体棒abab所受安培力的方向：所受安培力的方向：课堂堂练习-问题：如如图所示，两条平行的通所示，两条平行的通电直直导线之之间会通会通过磁磁场发生相互作用生相互作用 请使用使用刚学学过的知的知识解解释本本实验结果。果。同向同向电流相互吸引。流相互吸引。反向反向电流相互排斥。流相互排斥。结论:FFF同向电流F反向电流-（1 1）在在匀匀强磁磁场中，在通中，在通电直直导线与磁与磁场方向方向垂直垂直的情况下，的情况下，导线所受安培力所受安培力F F等于磁感等于磁感应强度度B B、电流流I I和和导线的的长度度L L三者的乘三者的乘积。问题:如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行）平行时：B BI适用条件：适用条件：1 1）匀）匀强磁磁场 2 2）导线与磁与磁场垂直垂直 安培力安培力(Ampere force)的大小的大小F=ILBsinF=ILBsin-如如图所示，所示，导线abcabc为垂直折垂直折线,其中其中电流流为I,ab=bc=L,I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀拓在的平面与匀强磁磁场垂直垂直,匀匀强磁磁场的磁感的磁感应强度度为B,B,求求导线abcabc所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向.abc课堂堂练习-L LF=BF=BI IL LF=BF=BI IL L中的中的L L为有效有效长度度L LL LL L思考与思考与讨论试指出下述各指出下述各图中的安培力的大小。中的安培力的大小。-一一:安培力作用下的平衡安培力作用下的平衡问题1.1.如如图所示所示质量量为m=50gm=50g的的铜棒，棒，长L L10cm10cm，用，用长度均度均为L L的两根的两根软导线水平地水平地悬吊在吊在竖直向上的匀直向上的匀强磁磁场中，中，磁感磁感应强度度B B1/3T1/3T，通，通电后，棒向后，棒向纸外偏外偏转的最大偏的最大偏角角3737，此，此铜棒中棒中电流的大小流的大小为多少？多少？BmgTF课堂堂练习-Bab2.2.如如图所示，金属杆所示，金属杆abab的的质量量为m m，长为L L，通，通过的的电流流为I I，处在磁感在磁感应强度度为B B的匀的匀强磁磁场中，中，结果果abab静止在水平静止在水平导轨上。若磁上。若磁场方向与水平方向与水平导轨成成角，求：角，求：（1 1）棒）棒abab受到的摩擦力；受到的摩擦力；（2 2）棒）棒对导轨的的压力。力。课堂堂练习-3.3.如如图所示所示,两平行光滑两平行光滑导轨相距相距为20cm,20cm,金属棒金属棒MNMN的的质量量为1.010-2kg,1.010-2kg,电阻阻R R8,8,匀匀强磁磁场方向方向竖直向下直向下,磁感磁感应强度度B=0.5T,B=0.5T,电源源电动势E=10V,E=10V,内内电阻阻r=1.r=1.当当电键K K闭合合时,MN,MN处于平衡于平衡状状态,求求变阻器阻器R1R1的取的取值为多少？（多少？（设45450 0）课堂堂练习-通电导线的运动问题基本方法基本方法1.画出画出导线所在所在处的磁的磁场方向方向2.确定确定电流方向流方向3.根据左手定根据左手定则确定受安培力的方向确定受安培力的方向4.根据受力情况判断运根据受力情况判断运动情况情况特殊方法特殊方法：1电流元法流元法 2特殊位置法特殊位置法 3等效法等效法 4利用利用结论法法-例1 如图3-20所示，两根互相绝缘、垂直放置的直导线ab和cd，分别通有方向如图的电流，若通电导线ab固定不不动，导线cd能自由运动，则它的运动情况是().A顺时针转动，同时靠近导线abB顺时针转动，同时远离导线abC逆时针转动，同时靠近导线abD逆时针转动，同时远离导线ab-电流微元法BF方向F方向BBF例2 如图所示，有一通电直导线放在蹄形电磁铁的正上方，导线可以自由移动，当电磁铁线圈与直导线中通以图示的电流是时，有关直导线运动情况的说法中正确的是（从上往下看）（）A、顺时针方向转动，同时下降 B、顺时针方向转动，同时上升C、逆时针方向转动，同时下降 D、逆时针方向转动，同时上升NS特殊位置法分析运动C-SN等效法分析运动NS例3 如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()16A线圈向磁铁平移 ,9B线圈远离磁铁平移 ,1C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 ,11D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法特殊位置法FFFFI方向 I方向D-SN电流微元法、特殊位置法、等效法分析运动电流微元法、特殊位置法分析运动NSBF方向F方向BBF-等效法分析运动NS例4、如图两个同样的导线环同轴平行悬挂，相隔一小段距离，当同时给两导线环通以同向电流时，两导线环将：()A、吸引B、排斥C、保持静止D、边吸引边转动结论法：同向电流互相吸引ANNSS-例例5、如、如图所示，一条所示，一条劲度系数度系数较小的小的 金属金属弹簧簧处于自由状于自由状态，当，当弹簧通以簧通以 电流流时，弹簧将（簧将（）.纵向收向收缩，径向膨，径向膨胀；.纵向伸向伸长，径向收，径向收缩；.纵向收向收缩，径向伸，径向伸长；.纵向伸向伸长，径向膨，径向膨胀。A螺线管通电后，在轴向上有收缩趋势；在径向上有扩张趋势（4）推论分析法SNIB2B1B1B2F1F1F2F2-SN等效法分析运动NS例6 如图所示，在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流沿图示方向流动时，将会出现()16,A线圈向磁铁平移 ,9B线圈远离磁铁平移 ,1C从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁 ,11D从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁电流微元法特殊位置法FFFFI方向 I方向D-磁磁电式式电流表流表-一、磁一、磁电式式电流表的构造流表的构造：刻度：刻度盘、指、指针、蹄形磁、蹄形磁铁、极靴（、极靴（软铁制成）制成）、螺旋、螺旋弹簧、簧、线圈、圈、圆柱形柱形铁芯（芯（软铁制成）。制成）。铁芯、芯、线圈和指圈和指针是一个整体可以是一个整体可以转动。.-问题电流表中磁流表中磁场分布有何特点呢？分布有何特点呢？电流表中磁流表中磁铁与与铁芯之芯之间是是均匀均匀辐向分布向分布的的.所所谓均匀均匀辐向分布向分布，就是，就是说所有磁感所有磁感线的延的延长线都通都通过铁芯的中心，不管芯的中心，不管线圈圈处于什么位置，于什么位置，线圈平面与圈平面与磁感磁感线之之间的的夹角都是零度角都是零度.在以在以铁芯芯为中心的中心的圆圈上，圈上，各点的磁感各点的磁感应强度度B B 的的大小是相等大小是相等的的.该磁磁场并非匀并非匀强磁磁场问题该磁磁场是否匀是否匀强磁磁场？问题该磁磁场的特点？的特点？-二、二、电流表的工作原理流表的工作原理 1 1、蹄形磁、蹄形磁铁和和铁芯芯间的磁的磁场是均匀地是均匀地辐射分布射分布的，不管的，不管通通电线圈圈转到什么角度，它的平面都跟磁感到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，当平行，当电流通流通过线圈圈时线圈上跟圈上跟铁轴平行的两平行的两边都要受到安培力，都要受到安培力，这两个力两个力产生的力矩使生的力矩使线圈圈发生生转到，到，线圈圈转动使螺旋使螺旋弹簧被扭簧被扭动，产生一个阻碍生一个阻碍线圈圈转动的力矩，其大小的力矩，其大小随随线圈圈转动的角度增大而的角度增大而增大，当增大，当这种阻碍力矩和种阻碍力矩和安培力安培力产生的使生的使线圈圈转动的力矩相平衡的力矩相平衡时，线圈停圈停止止转动。-2 2、磁、磁场对电流的作用力与流的作用力与电流成正比，因而流成正比，因而线圈中圈中的的电流越大，安培力流越大，安培力产生的力矩也越大，生的力矩也越大，线圈和指圈和指针偏偏转的角度也越大，因而根据指的角度也越大，因而根据指针的偏的偏转角度的大小，角度的大小，可以知道被可以知道被测电流的流的强弱。弱。3 3、当、当线圈中的圈中的电流方向流方向发生生变化化时，安培力的方向也，安培力的方向也随之改随之改变，指，指针的偏的偏转方向也方向也发生生变化，所以根据指化，所以根据指针的偏的偏转方向，可以知道被方向，可以知道被测电流的方向。流的方向。表表盘的刻度均匀，的刻度均匀，II-三、三、电动机机1 1、思考：思考：如果放在磁如果放在磁场中不是一段通中不是一段通电导线，而，而是一个通是一个通电的矩形的矩形线圈圈abcdabcd，会，会发生什么生什么现象象？2、电动机基本构造：定子和机基本构造：定子和转子。子。3、功率有大、功率有大有小；有小；分直流分直流电动机机和交流和交流电动机机4、应用：用：看插看插图-直流直流电动机机示意示意图视频-B课堂堂练习13131313、如、如、如、如图图所示的天平可用来所示的天平可用来所示的天平可用来所示的天平可用来测测定磁感定磁感定磁感定磁感应强应强度度度度.天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一天平的右臂下面挂有一个矩形个矩形个矩形个矩形线线圈，圈，圈，圈，宽为宽为L L L L，共，共，共，共N N N N匝匝匝匝.线线罔的下部罔的下部罔的下部罔的下部悬悬在匀在匀在匀在匀强强磁磁磁磁场场中，磁中，磁中，磁中，磁场场方向方向方向方向垂直垂直垂直垂直纸纸而而而而.当当当当线线圈中通有圈中通有圈中通有圈中通有电电流流流流I I I I(方向如方向如方向如方向如图图)时时，在天平左、右两，在天平左、右两，在天平左、右两，在天平左、右两边边加加加加上上上上质质量各量各量各量各为为m m m m1 1 1 1、m m m m2 2 2 2的砝的砝的砝的砝码码，天平平衡，天平平衡，天平平衡，天平平衡.当当当当电电流反向流反向流反向流反向(大小不大小不大小不大小不变变)时时，右，右，右，右边边再加上再加上再加上再加上质质量量量量为为m m m m的砝的砝的砝的砝码码后，天平重新平衡后，天平重新平衡后，天平重新平衡后，天平重新平衡.由此可知由此可知由此可知由此可知()A A A A、磁感、磁感、磁感、磁感应强应强度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直纸纸面向里，大小面向里，大小面向里，大小面向里，大小为为(m(m(m(m1 1 1 1-m-m-m-m2 2 2 2)g/N)g/N)g/N)g/NI I I IL L L LB B B B、磁感、磁感、磁感、磁感应强应强度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直纸纸面向里，大小面向里，大小面向里，大小面向里，大小为为mg/2Nmg/2Nmg/2Nmg/2NI I I IL L L LC C C C、磁感、磁感、磁感、磁感应强应强度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直纸纸面向外，大小面向外，大小面向外，大小面向外，大小为为(m(m(m(m1 1 1 1-m-m-m-m2 2 2 2)g/N)g/N)g/N)g/NI I I IL L L LD D D D、磁感、磁感、磁感、磁感应强应强度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直度的方向垂直纸纸面向外，大小面向外，大小面向外，大小面向外，大小为为mg/2Nmg/2Nmg/2Nmg/2NI I I IL L L L-3如图所示，两根平行放置的长直导线a和b载有大小相同、方向相反的电流，a受到的磁场力大小为F1，当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后，a受到的磁场力大小变为F2，则此时b受到的磁场力大小变为（）A.F2 B.F1F2 ,12 C.F1F23,7 D.2F1F2 3,4F1abF1F2=F1-FBF2=F2ABBFBFBF2=F1-FB=F2-6.质量为m的通电细杆ab置于倾角为的导轨上，导轨的宽度为d，杆ab与导轨间的摩擦因数为.有电流时，ab恰好在导轨上静止，如图3-24所示.图(b)中的四个侧视图中，标出了四种可能的匀强磁场方向，其中杆ab与导轨之间的摩擦力可能为零的图是().图3-24AB10,1425,16,5,3mgmgmgmgFNFFNFN-4、在倾角为的光滑斜面上，置一通有电流I，长L质量为m的导体棒，如图试求：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向19，14（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向8，10B2minmg（2）F安2=ILB2sin=mg B2min方向水平向左F安2=mgF安2=ILB2min=mg B2min=mg/ILIB2minB2B2俯视图-