通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到力資料PPT課件

1、 安培與安培力安培(17751836)是法國(guó)物理學(xué)家.1775年1月22日誕生于里昂安培從小就具有驚人的記憶力，尤其在數(shù)學(xué)方面有非凡的天賦他13歲就能理解有關(guān)圓錐曲線的原理，并發(fā)表了第一篇數(shù)學(xué)論文，論述了螺旋線他年輕時(shí)生活貧苦，曾在中學(xué)教數(shù)學(xué).1805年定居巴黎，1808年任法國(guó)帝國(guó)大學(xué)總學(xué)監(jiān)，后歷任巴黎工業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)教授、法蘭西學(xué)院實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授等職安培的興趣是多方面的，他不但鉆研數(shù)學(xué)，而且對(duì)物理學(xué)、化學(xué)等都感興趣，還花了大量時(shí)間研究過(guò)心理學(xué)、倫理學(xué)等他在物理學(xué)方面的主要貢獻(xiàn)是對(duì)電磁學(xué)的基本原理有重要發(fā)現(xiàn)，如安培定律、安培定則和分子電流等.1814年當(dāng)選為法國(guó)科學(xué)院院士，1827年被選為倫敦皇

2、家學(xué)會(huì)會(huì)員他還是柏林、斯德哥爾摩等科學(xué)院的院士第1頁(yè)/共25頁(yè)1820年9月11日，安培在法國(guó)科學(xué)院聽到關(guān)于奧斯特實(shí)驗(yàn)的報(bào)告后，引起極大興趣，第二天就重做了奧斯特的實(shí)驗(yàn)，并于9月18日向法國(guó)科學(xué)院報(bào)告了第一篇論文，提出磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電流方向的關(guān)系服從右手定則(以后這個(gè)定則被命名為安培定則)以后又在短時(shí)間里，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)歸納，提出數(shù)篇論文，闡述了各種形狀的曲線載流導(dǎo)體之間的相互作用；提出了表示通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力情況的公式，稱為安培力公式；發(fā)現(xiàn)了環(huán)路定律；并且在1821年1月提出了著名的分子電流假說(shuō)，認(rèn)為每個(gè)分子的圓電流形成一個(gè)小磁體，這是形成物體磁性的原因安培還第一個(gè)把研究動(dòng)電的理論稱為“電

3、動(dòng)力學(xué)”安培還發(fā)現(xiàn)，電流在線圈中流動(dòng)的時(shí)候，表現(xiàn)出來(lái)的磁性和磁鐵相似，據(jù)此他創(chuàng)制出第一個(gè)螺線管第2頁(yè)/共25頁(yè)1836年6月10日，安培因患急性肺炎在馬賽去世，終年61歲后人為了紀(jì)念安培，用他的名字來(lái)命名電流的單位SI制中基本單位“安培”是國(guó)際單位制的7個(gè)基本單位之一“安培”的定義是：在真空中，截面可忽略的兩根相距1 m的無(wú)限長(zhǎng)平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時(shí)，若導(dǎo)線間相互作用力在1 m長(zhǎng)度上為2107 N，則每根導(dǎo)線中的電流為1 A(1948年第9屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)批準(zhǔn))第3頁(yè)/共25頁(yè)1安培力的大小磁場(chǎng)對(duì)_的作用力叫安培力其公式為FILBsin ，式中為_之間的夾角2安培力的方向(1)用左手定

4、則判定：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓_穿入手心，并使伸開的四指指向_，那么，_的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向(2)安培力方向的特點(diǎn)：F_B，F(xiàn)_I，即F垂直于B和I所決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角)答案：1電流；導(dǎo)線與磁感應(yīng)強(qiáng)度B2(1)磁感線垂直電流的方向大拇指所指 (2)第4頁(yè)/共25頁(yè)3常用的電流表是磁電式儀表，其構(gòu)造是：在_磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，上面繞有_，它的轉(zhuǎn)軸上裝有螺旋彈簧和指針線圈的兩端分別接在兩個(gè)螺旋彈簧上碲形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是_分布，不管線圈轉(zhuǎn)到什么

5、角度，它的平面都跟磁感線_磁電式儀表的優(yōu)點(diǎn)是_，可以測(cè)_的電流；缺點(diǎn)是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流_答案：蹄形線圈均勻輻向平行 靈敏度高很弱很弱第5頁(yè)/共25頁(yè)一、安培力的方向一、安培力的方向1安培力的定義:磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力叫安培力2安培力的方向判定方法左手定則用左手定則判斷安培力的方向：伸開左手，使大拇指跟其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，把手放入磁場(chǎng)中，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，并使伸開的四指指向電流方向，那么大拇指所指方向即為安培力方向第6頁(yè)/共25頁(yè)安培力方向的特點(diǎn)：F垂直B，F(xiàn)垂直I，即F垂直于B和I所決定的平面(注意：B和I可以有任意夾角)第7頁(yè)/共25頁(yè)FIBFIB

6、BBIFBI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第8頁(yè)/共25頁(yè)變式遷移1.如右圖所示，兩根靠近的平行直導(dǎo)線通入方向相同的電流時(shí)，它們相互間的作用力的方向如何？第9頁(yè)/共25頁(yè)解析：兩根導(dǎo)線的電流間的相互作用力是通過(guò)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)而作用的，要分析AB受力，必須先畫出CD產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，由左手定則可判知AB受到的磁場(chǎng)力指向CD；用同樣方法先畫出AB產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向，可判知CD受到的磁場(chǎng)力指向AB，因而兩同向電流是互相吸引因AB和CD之間的安培力是一對(duì)相互作用力，所以在判斷出AB受力后，也可根據(jù)牛頓第三定律判斷出CD所受安培力的方向答案：AB受到指向C

7、D的磁場(chǎng)力，CD受到AB的磁場(chǎng)力，它們之間的安培力是一對(duì)相互作用力，因通入相同方向電流而相互吸引第10頁(yè)/共25頁(yè)問(wèn)題：?jiǎn)栴}：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用會(huì)通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生相互作用 用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以判斷用學(xué)過(guò)的知識(shí)加以判斷同向電流相互吸引。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反向電流第11頁(yè)/共25頁(yè) 如下圖所示的通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力分析正確的是()解析：注意安培定則與左手定則的區(qū)分，通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力用左手定則答案：C第12頁(yè)/共25頁(yè)二、安培力的大小1安培力的大小與導(dǎo)線放置有關(guān)(1

8、)、導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)安培力最大，F(xiàn)maxBIL第13頁(yè)/共25頁(yè)（2）、當(dāng)導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行時(shí)，安培力最小，F(xiàn)0； （3）、其他情況下，0FFmax.如圖，F(xiàn)BILsin ，是B與I的夾角第14頁(yè)/共25頁(yè)有效長(zhǎng)度：彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度等于連接在兩端點(diǎn)直線長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流沿始端流向末端。如圖：第15頁(yè)/共25頁(yè) 將長(zhǎng)度為20 cm、通有0.1 A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如下圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向 第16頁(yè)/共25頁(yè)解析：由左手定則和安培力的計(jì)算公式得：(1)因?qū)Ь€與磁感線平行，所以安培力為零；(2)由左手定則知：安培力方

9、向垂直導(dǎo)線水平向右，大小FBIL10.10.2 N0.02 N；(3)安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上，大小FBIL0.02 N.答案：(1)0導(dǎo)線與磁感線平行(2)0.02 N安培力方向垂直導(dǎo)線水平向右(3)0.02 N安培力的方向在紙面內(nèi)垂直導(dǎo)線斜向上第17頁(yè)/共25頁(yè)變式遷移2.一段通電導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)方向放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)線上的電流方向由左向右，如圖所示在導(dǎo)線以其中心點(diǎn)為軸轉(zhuǎn)動(dòng)90的過(guò)程中，導(dǎo)線受到的安培力()A大小不變，方向不變B由零增大到最大，方向時(shí)刻改變C由最大減小到零，方向不變D由零增大到最大，方向不變第18頁(yè)/共25頁(yè)解析：導(dǎo)線轉(zhuǎn)動(dòng)前，電流方向與磁場(chǎng)方向平行，導(dǎo)體不受安培力；

10、當(dāng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)小角度后，電流與磁場(chǎng)不再平行，導(dǎo)體受到安培力的作用；當(dāng)導(dǎo)體轉(zhuǎn)過(guò)90時(shí)，電流與磁場(chǎng)垂直，此時(shí)導(dǎo)體所受安培力最大根據(jù)左手定則判斷知，力的方向始終不變選項(xiàng)D正確答案：D第19頁(yè)/共25頁(yè)三、磁電式儀表1電流表的構(gòu)造如右圖所示，在一個(gè)磁性很強(qiáng)的蹄形磁鐵的兩極間有一個(gè)固定的圓柱形鐵芯，鐵芯外面套有一個(gè)可以繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鋁框，鋁框上繞有線圈，鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有兩個(gè)螺旋彈簧和一個(gè)指針，線圈的兩端分別接在這兩個(gè)螺旋彈簧上，被測(cè)電流經(jīng)過(guò)這兩個(gè)彈簧流入線圈第20頁(yè)/共25頁(yè)2電流表的工作原理如圖所示，磁場(chǎng)的方向總沿著徑向均勻輻射地分布，在距軸線等距離處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小總是相等的，保證B的大小不發(fā)生變化，且安培力的方向與線圈垂直第21頁(yè)/共25頁(yè)當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，導(dǎo)線受到安培力的作用，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋彈簧變形，反抗線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大，I與指針偏角成正比，表盤刻度均勻(均勻、不均勻)所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過(guò)電流的大小3優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，能測(cè)出很弱的電流；