H3.4 磁場對通電導(dǎo)線的作用力

1、高中物理選修3-1人教版第三章第三章 磁場磁場3 3.4 .4 磁場對通電導(dǎo)體的作用力磁場對通電導(dǎo)體的作用力 前面我們學(xué)過磁場中某處的此感應(yīng)強度前面我們學(xué)過磁場中某處的此感應(yīng)強度在數(shù)值上等與該處在數(shù)值上等與該處于磁場方向于磁場方向, ,長長L L的的導(dǎo)線通過電流導(dǎo)線通過電流I I時所受的力時所受的力. .即即: :B =B =IL IL 因此通電導(dǎo)線所受的力因此通電導(dǎo)線所受的力F F為：為：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力叫通電導(dǎo)線在磁場中受到的力叫安培力安培力. .F = BILF = BIL演示：按照右圖所示進行實驗。演示：按照右圖所示進行實驗。二、安培力的方向二、安培力的方向2 2、上下交互磁場

2、的位置以改變磁、上下交互磁場的位置以改變磁場的方向，觀察受力方向是否變化場的方向，觀察受力方向是否變化1 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受力方向是否改變。觀察受力方向是否改變。安培力安培力方向既與電流方向垂直又方向既與電流方向垂直又與磁場方向垂直，即與磁場方向垂直，即垂直于電流和磁垂直于電流和磁場所在的平面場所在的平面. .BIF30301.1.當(dāng)電流與磁場方向垂直時當(dāng)電流與磁場方向垂直時: :BIF2 2、電流與磁場方向、電流與磁場方向平行時，磁場對電平行時，磁場對電流的作用力為零流的作用力為零NSI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？B B

3、I II IB B0o0F 90OFIBL把磁感應(yīng)強度把磁感應(yīng)強度B B分解為兩個分量：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 B1 1= =BsinBsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B2 2= =BcosBcos平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B B2 2不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由通電導(dǎo)線所受作用力僅由B B1 1決定決定即即F=ILBF=ILB1 1F=F=ILBsinILBsinB2B2B1B1將將B B1 1= =BsinBsin代入得代入得3.3.當(dāng)電流與磁場方向夾角為當(dāng)電流與磁場方向夾角為時時: :總結(jié)：

4、總結(jié)： （1 1） 在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直垂直的情況下，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。即三者的乘積。即 F=ILB F=ILB（2 2）平行時：）平行時：F F0 0（3 3）公式：）公式：F=I L B sinF=I L B sin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，在中學(xué)階段，F(xiàn)=I L B F=I L B sinsin僅適用于勻強磁場僅適用于勻強磁場B BF FB BB B理解：理解：（1

5、1）為為B B與與I I的夾角；的夾角；（2 2）B B是該處的磁場；是該處的磁場；（3 3）L L為導(dǎo)線的有效長度，若為直導(dǎo)線為導(dǎo)線的有效長度，若為直導(dǎo)線找磁場中的部分，若為彎曲導(dǎo)線，找導(dǎo)找磁場中的部分，若為彎曲導(dǎo)線，找導(dǎo)線的等效長度。線的等效長度。世紀金榜世紀金榜8282頁頁1 1、分析受到的安培力時、分析受到的安培力時, ,要善于把立要善于把立體圖體圖, ,改畫成易于分析受力的平面圖形改畫成易于分析受力的平面圖形2 2、注意磁場和電流的方向是否垂直、注意磁場和電流的方向是否垂直應(yīng)用安培力應(yīng)注意的問題應(yīng)用安培力應(yīng)注意的問題電流方向相同電流方向相同電流方向相反電流方向相反四、兩條平行直導(dǎo)線的

6、相互作用四、兩條平行直導(dǎo)線的相互作用同向電流相互吸引，異向電流相互排斥同向電流相互吸引，異向電流相互排斥FFFFabBBababBCO450yxzBab 300BFBFF450BxyFB IlBF abBDABABNSF左圖中：左圖中：（1 1）繩子拉力）繩子拉力_(_(填填變大變大, ,變小變小, ,不變不變) )（2 2）桌面對磁鐵的支持力）桌面對磁鐵的支持力_( (填填變大變大, ,變小變小, ,不變不變) )（3 3）桌面對磁鐵的摩擦力）桌面對磁鐵的摩擦力_ _ ( (填有填有, ,無無).).右圖中：右圖中： （1 1）桌面對磁鐵的摩擦力）桌面對磁鐵的摩擦力_(_(填填有有, ,無無

7、) )，方向方向_._. 變大變大變小變小無無NSF有有水平向右水平向右Ff例例8 8：兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，：兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中其中abab固定，固定，cdcd可以自由活動，當(dāng)通以如圖所可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，示電流后，cdcd導(dǎo)線將（導(dǎo)線將（ ）A.A.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近順時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近ababB.B.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ababC.C.順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開順時針方向轉(zhuǎn)動，同時離開ababD.D.逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近逆時針方向轉(zhuǎn)動，同時靠近abab1 1、電流表的構(gòu)造、電流表的構(gòu)造右圖為電流表

8、構(gòu)造圖，在右圖為電流表構(gòu)造圖，在一個很強的蹄形磁鐵的兩一個很強的蹄形磁鐵的兩極間有一個固定的圓柱形極間有一個固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個鐵芯，鐵芯外面套有一個可以轉(zhuǎn)動的鋁框，鋁框上可以轉(zhuǎn)動的鋁框，鋁框上繞有線圈，鋁框的轉(zhuǎn)軸上繞有線圈，鋁框的轉(zhuǎn)軸上裝有兩個螺旋彈簧和一個裝有兩個螺旋彈簧和一個指針，線圈的兩端分別接指針，線圈的兩端分別接在這個螺旋彈簧上，被測在這個螺旋彈簧上，被測電流通過彈簧流入線圈。電流通過彈簧流入線圈。2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理1 1、當(dāng)電流通過線圈時線圈左右兩邊都要受到方向相反安培力，、當(dāng)電流通過線圈時線圈左右兩邊都要受到方向相反安培力，使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，反線圈轉(zhuǎn)動使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，反線圈轉(zhuǎn)動. .3 3、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到、蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻分布的，不管通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，表盤刻度就是均勻的什么角度，它的平面都跟磁感線平行，表盤刻度就是均勻的. .2 2、電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大。所、電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大。所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電