3.4磁場對通電導(dǎo)線的作用力

1、磁場對通電導(dǎo)線的作用力演示：按照右圖所示進行實驗。演示：按照右圖所示進行實驗。1.1.改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。方向是否改變。一一. .安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力 稱為安培力稱為安培力IBF2.2.上下交換磁場的位置以改變磁場的上下交換磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化方向，觀察受力方向是否變化FIBFIBIBFBIF示意圖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磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面所在的平面伸開左手伸開左手, ,使

2、拇指與其余四使拇指與其余四個手指垂直個手指垂直, ,并且都與手掌并且都與手掌在同一平面內(nèi)在同一平面內(nèi); ;讓磁感應(yīng)線讓磁感應(yīng)線從掌心進入從掌心進入, ,并使四指指向并使四指指向電流的方向，這時拇指所電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向磁場中所受安培力的方向二二. .左手定則：左手定則：FIBFIBBBIFBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向30FFIIIBBB問題：問題：兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生發(fā)生相互作用相互作用 用學(xué)過的知識加以判斷用學(xué)過的知識加以判斷同向電流

3、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同向電流同向電流F反向電流反向電流1.1.在在勻強磁場勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂垂直直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F F等于磁感應(yīng)強度等于磁感應(yīng)強度B B、電流、電流I I和導(dǎo)線的長度和導(dǎo)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？如果既不平行也不垂直呢？三三. .安培力的大小安培力的大小即：即： F=ILBF=ILB2.2.平行時：平行時：F F0 0B BIIB B0o0F 90OFIBL把磁感應(yīng)強度把磁感應(yīng)強度B B分

4、解為兩個分量：分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直一個分量與導(dǎo)線垂直 B B =Bsin=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B =Bcos =Bcos平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B B不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B B決定決定即即F=ILBF=ILBF=BILsinF=BILsin將將B B =Bsin =Bsin代入得代入得通電直導(dǎo)線與磁場方向通電直導(dǎo)線與磁場方向不垂直不垂直的情況的情況公式：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 在中學(xué)階段，此公式

5、僅適用于勻強磁在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強磁場場0 00.02N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直導(dǎo)線垂直導(dǎo)線斜向左上方斜向左上方將長度為將長度為20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A電流的直導(dǎo)線放電流的直導(dǎo)線放入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，入一勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強度為已知磁感應(yīng)強度為1T1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向IBIB30IB四四. .磁電式電流表磁電式電流表1.1.磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制

6、成）磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。圓柱形鐵芯（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。. .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均勻輻向分布，就是說所有磁感線的延長，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，線都通過鐵芯的中心，不管線圈處于什么位置，線圈平面與磁感線之間的夾角都是零度線圈平面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

7、以鐵芯為中心的圓圈上，各點的磁感應(yīng)強度各點的磁感應(yīng)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，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)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

8、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(dāng)這種阻礙力矩和增大，當(dāng)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)磁場對電流的作用力與電流成正比，因而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，線圈中的電流越大，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

9、的大小，可以知道被測電流的強弱。的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強弱。(3)(3)當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的當(dāng)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，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)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流的方向。的方向。表表盤盤的刻度均勻，的刻度均勻，II小結(jié)小結(jié)一、安培力的方向：一、安培力的方向：左手定則左手定則二、安培力的大小：二、安培力的大小：F=ILBsinF=ILBsin三、磁電式電流表三、磁電式電流表關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力關(guān)于磁場對通電直導(dǎo)線的作用力, ,

10、下列說法正下列說法正確的是確的是( )( )A.A.通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用通電直導(dǎo)線在磁場中一定受到安培力的作用B.B.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟磁場方向垂直跟磁場方向垂直C.C.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直跟電流方向垂直D.D.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂于通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂于由由B B和和I I所確定的平面所確定的平面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(yīng)強度的大小不等兩處的磁感

11、應(yīng)強度的大小不等,B,Ba aBBb bB.aB.a、b b兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等兩處的磁感應(yīng)強度的大小不等,B,Ba aBBb bC.C.同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處處大大D.D.同一通電導(dǎo)線放在同一通電導(dǎo)線放在a a處受力一定比放在處受力一定比放在b b處處小小a ab b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, ,使它使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸的下端剛好跟杯里的水銀面接觸, ,并使它組成并使它組成如圖所示的電波如圖所示的電波, ,當(dāng)開關(guān)接通后當(dāng)開關(guān)接通后, ,將看到的現(xiàn)象將看到的現(xiàn)象 是是( )(

12、)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S S 如圖所示，導(dǎo)線如圖所示，導(dǎo)線abcabc為垂直折線為垂直折線, ,其中電流其中電流為為I,ab=bc=L,I,ab=bc=L,導(dǎo)線拓在的平面與勻強磁場垂直導(dǎo)線拓在的平面與勻強磁場垂直, ,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,B,求導(dǎo)線求導(dǎo)線abcabc所受安所受安培力的大小和方向培力的大小和方向. .a ab bc cBILFabc2BILFabBILFbc如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流, ,線圈

13、將會線圈將會( )( )A.A.縱向收縮縱向收縮, ,徑向膨脹徑向膨脹B.B.縱向伸長縱向伸長, ,徑向膨脹徑向膨脹C.C.縱向伸長縱向伸長, ,徑向收縮徑向收縮D.D.縱向收縮縱向收縮, ,徑向收縮徑向收縮縱向縱向如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒如圖所示，一根有質(zhì)量的金屬棒MNMN，兩端用細(xì)軟，兩端用細(xì)軟導(dǎo)線連接后懸于導(dǎo)線連接后懸于a a、b b兩點，棒的中部處于方向垂兩點，棒的中部處于方向垂直紙面向里的勻強磁場中，棒中通有電流，方向直紙面向里的勻強磁場中，棒中通有電流，方向從從M M流向流向N N，些時懸線上有拉力，為了使拉力等于，些時懸線上有拉力，為了使拉力等于零，可以零，可以( )( )A

14、.A.適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度適當(dāng)減小磁感應(yīng)強度B.B.使磁場反向使磁場反向C.C.適當(dāng)增大電流適當(dāng)增大電流D.D.使電流反向使電流反向M MN Na ab b如圖所示，在磁感應(yīng)強度為如圖所示，在磁感應(yīng)強度為1T1T的勻強磁場中，的勻強磁場中，有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為有兩根相同的彈簧，下面掛一條長為0.5m0.5m，質(zhì)，質(zhì)量為量為0.1kg0.1kg的金屬棒的金屬棒MNMN，此時彈簧伸長，此時彈簧伸長10cm10cm，欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和欲使彈簧不伸長則棒上應(yīng)通過的電流的大小和方向如何？方向如何？MNIB2A2A，方向從，方向從M M到到N NBacbI 如圖所示，直角三角形如圖所示，直角三角形abcabc組成的導(dǎo)線框內(nèi)通組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流有電流I I1A1A，并處在方向豎直向下的勻強磁場，并處在方向豎直向下的勻強磁場B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm， ，求三角形框架各邊，求三角形框架各邊所受的安培力。所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0 兩條導(dǎo)線互相垂