探究磁场对电流的作用ppt课件

6.1探究磁场对电流的作用,1,一、奥斯特实验,丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Oersted，1777851)1777年8月14日生于丹麦朗格兰德岛一个药剂师家庭12岁开始帮助父亲在药房里干活，同时坚持学习化学由于刻苦攻读，17岁以优异的成绩考取了哥本哈根大学的免费生他一边当家庭教师，一边在学校学习药物学、天文、数学、物理、化学等1806年任哥本哈根大学物理学教授，1821年被选为英国皇家学会会员，1823年被选为法国科学院院士，后来任丹麦皇家科学协会会长,2,奥斯特实验,、实验装置如左图,、实验现象,当给导线通时，与导线平行放置的小磁针发生转动。,3,思考,1、该实验说明了什么?,揭示了电和磁的联系-不仅磁铁能产生磁场，电流也能产生磁场。 为以后法拉第发现电磁感应现象奠定了基础,2、该实验成功的关键?,通电直导线要南北水平放置,磁针要平行的 放置于导线的下方或者上方,4,想一想,在奥斯特实验中我们知道了电流对磁体有力的作用，反过来，磁体对电流有无力的作用呢？,如果我们把通电导体在放在磁场中会有怎样的现象？,5,二、科学探究-安培力,6,实验结论,闭合开关，原来静止在磁场中的导体发生运动. 此时导体的运动状态发生了改变. 根据力是改变物体运动状态的原因，说明通电导体在磁场受到力的作用.,7,物理学中将磁场对电流的作用力称为安培力,安 培 （17751836年 ）,8,探究一：,安培力的方向与哪些因素有关？,9,10,安培力方向,改变,改变,不变,只交换磁极位置,只改变电流方向,受力方向,受力方向,同时改变电流和磁场方向,受力方向,11,1. 通电导体在磁场中受到力的作用。,一起来总结,2.通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场的方向有关。这个力的方向既与电流方向垂直，又与磁场方向垂直。,12,伸开左手,四指是电流方向,手心对着磁感线来的方向,大姆指是磁场力方向,安培力的方向判定左手定则,FB， FI，即F垂直于B和I所在的平面（B和I可以有任意夹角）,13,练习：,1.下图中表示通电直导线在磁场中的受力情况，请标出电流方向或磁场力方向。,B,F,B,B,无,B,B,14,2.如图(c)所示，两条平行直导线，当通以相同方向的电流时，它们相互_，当通以相反方向的电流时，它们相互_，这时每个电流都处在另一个电流的磁场里，因而受到磁场力的作用。也就是说，电流和电流之间，就像磁极和磁极之间一样，也会通过磁场发生相互作用。,吸引,排斥,15,探究二：安培力大小,猜猜看： 通电导线所受到的安培力与什么因素有关？,1.磁场强弱程度 2.电流的大小 3.通电导线长度 4.磁场与电流间的夹角.,16,探究过程：,用控制变量法完成三个探究任务：,任务一：保持磁场强弱B和导线长度L不变，研究 安培力大小F与电流强度I间的关系。,任务二：保持磁场强弱B和电流强度I不变，研究 安培力F大小与导线长度L间的关系。,任务三：保持电流强度I和导线长度L不变，研究 安培力F大小与磁场强弱B间的关系。,17,由以上探究我们可知： 在匀强磁场中，当通电直导线与磁场方向垂直时，通电导线所受的安培力F最大，等于磁感应强度B、电流I、和导线长度L的乘积： F = BIL,18,1.当电流与磁场方向垂直时：,结论：,F = BIL,19,2.当电流I与磁场B方向平行时：,F = BILsin0O = 0,20,3.当电流方向与磁场方向夹角为时：,21,F = BILsin,22,拓展：安培力大小的计算公式FILB是在磁感应强度B与电流I垂直情况下的结果；式中L是有效长度，对通电直导线，是导线在磁场中的那段长度；对弯曲导线，当导线所在平面与磁场方向垂直，且磁场为匀强磁场时，L等于弯曲导线两端点连接直线的长度，如图所示，相应的电流方向沿L由始端流向末端,23,例1.如图所示，导线abc为垂直折线，其中电流为I，ab=bc=L，导线所在的平面与匀强磁场垂直，匀强磁场的磁感应强度为B，求导线abc所受安培力的大小和方向。,24,例2.如图所示，在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线，电流均为I，磁感应强度均为B，求各导线所受到安培力的大小,FA_ FB_ FC_ FD_,BIL,2BIR,0,25,3.如图所示，倾斜导轨宽为L，与水平面成角，处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中，金属杆ab水平放在导轨上当回路中电流为I时，金属杆ab所受安培力F，斜面的支持力为FN，则( ) A安培力方向垂直ab杆沿斜面向上 B安培力方向垂直ab杆水平向右 CFNBILcos DFN,BD,26,安培力就在身边,27,电动机 1、思考：如果放在磁场中不是一段通电导线，而是一个通电的矩形线圈abcd，会发生什么现象？ 2、电动机基本构造：定子和转子。,3、功率有大有小；分直流电动机和交流电动机,直流电动机示意图,28,4.原理,在磁场中,线圈的转动超过半周以后就会反方向转动,不能沿一个方向持续旋转下去,想一想,这是为什么? 生活、生产中需要的往往是线圈连续不断的转动。 如何才能使线圈不间断地旋转下去呢?人们发现,线圈转过与磁场方向垂直的位置后,如果改变线圈中的电流方向,线圈就可以持续转动下去,而这种能够改变电流方向的装置就是换向器。 如图3-11所示,与线圈转轴固定在一起的两个金属半环叫换向器,与电源相连接的金属片是电刷。 它们是如何改变线圈中电流方向的呢?,在磁场中,线圈的转动超过半周以后就会反方向转动,不能沿一个方向持续旋转下去。 生活、生产中需要的往往是线圈连续不断的转动。 如何才能使线圈不间断地旋转下去呢?人们发现,线圈转过与磁场方向垂直的位置后,如果改变线圈中的电流方向,线圈就可以持续转动下去,而这种能够改变电流方向的装置就是换向器。 如图所示,与线圈转轴固定在一起的两个金属半环叫换向器,与电源相连接的金属片是电刷。,29,电动机,【工作流程】,30,电流计,（1）电流计主要由哪几部分组成 电流表由永久磁铁、铁芯、线圈、螺旋弹簧、指针、刻度盘等六部分组成。,31,（2）什么电流表可测出电流的强弱和方向？ 磁场对电流的作用力和电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力越大，线圈和指针偏转的角度就越大，因此，根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。当线圈中的电流方向改变时，安培力的方向随着改变，指针的偏转方向也随着改变，所以，根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。,（3）电流表中磁场分布有何特点呢？为何要如此分布？ 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。该磁场并非匀强磁场，但在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的。这样的磁场，可使线圈转动时，它的两个边所经过的位置磁场强弱都相同，从而使表盘的刻度均匀。,32,（4）磁电式仪表的优缺点是什么？ 磁电式仪表的优点是灵敏度高，可以测出很弱的电流；缺点是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十微安到几毫安）。如果通过的电流超过允许值，很容易把它烧坏。,33,