通電導(dǎo)線在磁場中受力情況

1、第第3 3章章 第第4 4節(jié)節(jié)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力通電導(dǎo)線在磁場中受到的力一、知識回顧一、知識回顧ILFB 如何描述磁場強弱？如何描述磁場強弱？)(IB F、B、I方向關(guān)系BIF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所磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所在的平面在的平面左手定則：伸開左手伸開左手, ,使拇指與其使拇指與其余四個手指垂直余四個手指垂直, ,并且都與手掌在并且都與手掌在同一平面內(nèi)同一平面內(nèi); ;讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入入, ,并使四指指向電流的方向，這并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在

2、時拇指所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遵循左手定則BIF示意圖再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷FIBFIBBBIFBI3 0FFIIIBBB二、安培力方向的判斷二、安培力方向的判斷問題：問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用過磁場發(fā)生相互作用 請使用剛學(xué)過的知識解釋本實驗請使用剛學(xué)過的知識解釋本實驗結(jié)果。結(jié)果。同向電流相互吸引。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F反向

3、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。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？即：即：（2 2）平行時：）平行時：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小BILF 0FIB 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=Bsin=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與

4、導(dǎo)線平行 B B2 2=Bcos=Bcos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=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1將將B B1 1=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三、安培力的大小三、安培力的大小公式：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 注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強磁場注：在中學(xué)階段，此公式僅適

5、用于勻強磁場問題問題1:1:若若B B與與I I不垂直時，不垂直時，F(xiàn) F安安與與B B和和I I方向關(guān)系可以方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應(yīng)線有何要求？概括為哪句話？這時左手定則對磁感應(yīng)線有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小結(jié)論：結(jié)論：F F一定與一定與B B垂直，一定與垂直，一定與I I垂直。但垂直。但B B與與I I不一不一定垂直。定垂直。問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？L LL LL LL L例題：例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細(xì)線如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒將金屬棒abab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由懸掛在水平位置上，金屬棒中通入

6、由a a到到b b的穩(wěn)定電流的穩(wěn)定電流I I，這時兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩，這時兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法：根?xì)線對金屬棒拉力變?yōu)榱悖刹捎媚男┓椒ǎ?( )( )（A）適當(dāng)增大電流）適當(dāng)增大電流I （B）將電流反向并適當(dāng)改變大?。㈦娏鞣聪虿⑦m當(dāng)改變大?。–）適當(dāng)增大磁場）適當(dāng)增大磁場（D）將磁場反向并適當(dāng)改變大小）將磁場反向并適當(dāng)改變大小ACabI0 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)線放入一電流的直導(dǎo)線放入一勻強磁

7、場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感勻強磁場中，電流與磁場的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強度為應(yīng)強度為1T1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向小和方向IBIB30IBGGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 自由自由固定固定FF 解析：解析：兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢行且電流方向相同的趨勢例題例題兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中abab固定，固定，cdcd可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，可以自由活動，當(dāng)通以如圖所示電流后，cdcd導(dǎo)線將導(dǎo)線將（

8、）（）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abababcd如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O O點，在磁點，在磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情中通以由左向右的電流時，蹄形磁鐵的運動情況將是況將是( )( )GGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)A A靜止不動靜止不動B B向紙

9、外平動向紙外平動C CN N極向紙外，極向紙外，S S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D DN N極向紙內(nèi)，極向紙內(nèi)，S S極向紙外轉(zhuǎn)動極向紙外轉(zhuǎn)動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處大處大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處小處小abGGLX GG

10、LX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)BacbI 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)通有電流組成的導(dǎo)線框內(nèi)通有電流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， ，求三角形框架各邊所受的安培力。，求三角形框架各邊所受的安培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0GGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流以電流, ,線圈將會線圈將會 ( )( )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

11、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GGLX GGLX 鞏固練習(xí)鞏固練習(xí) 如圖所示，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊如圖所示，在玻璃皿的中心放一個圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，緣內(nèi)壁放一個圓環(huán)形電極，將兩電極接在電池的兩極上，然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場然后在玻璃皿中放入鹽水，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場中，中，N N極在下，極在下，S S極在上，鹽水就會旋轉(zhuǎn)起來極在上，鹽水就會旋轉(zhuǎn)起來(1) 猜想一下，鹽水轉(zhuǎn)動的方向，猜想一下，鹽水轉(zhuǎn)動的方向，并實際做一做實驗

12、來驗證并實際做一做實驗來驗證(2) 探究鹽水旋轉(zhuǎn)的原因探究鹽水旋轉(zhuǎn)的原因XSND XSND 小試牛刀小試牛刀答案：答案：(1)(1)通過左手定則判定，鹽水從上向下看逆時針旋轉(zhuǎn)通過左手定則判定，鹽水從上向下看逆時針旋轉(zhuǎn)(2)(2)鹽水中形成了由圓形電極指向柱形電極的如圖所示的電流，鹽水中形成了由圓形電極指向柱形電極的如圖所示的電流，由于磁場方向向上，故鹽水逆時針旋轉(zhuǎn)由于磁場方向向上，故鹽水逆時針旋轉(zhuǎn)解析：解析：(1)(1)在線圈中通入沿逆時針方向流動的電流在線圈中通入沿逆時針方向流動的電流I I，在天平左右兩，在天平左右兩盤各加質(zhì)量分別為盤各加質(zhì)量分別為m m1 1，m m2 2的砝碼，天平平衡

13、，由此就可得的砝碼，天平平衡，由此就可得到磁感應(yīng)強度的大小到磁感應(yīng)強度的大小(2)(2)線圈中通入電流線圈中通入電流I I時，由左手定則，線圈底邊所受安培力時，由左手定則，線圈底邊所受安培力方向豎直向下，由天平平衡得：方向豎直向下，由天平平衡得：m m1 1gLgL( (m m2 2g gNILBNILB) )L L，式中，式中L L為天平力臂為天平力臂解得解得B B . .答案：答案：(1)(1)見解析見解析(2)(2)1 1、磁電式電流表的構(gòu)造、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱、螺旋彈簧、線圈、圓

14、柱形鐵芯（軟鐵制成）。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。.四、磁電式電流表四、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, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( )( )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跟磁通電直導(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跟電通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直流方向垂直D.D.通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的

15、方向垂直于由通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向垂直于由B B和和I I所確定的平面所確定的平面BCD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, ,使它的下端使它的下端剛好跟杯里的水銀面接觸剛好跟杯里的水銀面接觸, ,并使它組成如圖所示的電并使它組成如圖所示的電波波, ,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( )( )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SC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, ,其中電流為其中電流為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)強勻強磁場的磁感應(yīng)強度為度為B,B,求導(dǎo)線求導(dǎo)線abcabc所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向. .abc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，有兩根的勻強磁場中，有兩根相同的彈