通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力

第3章第4節(jié)

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力一、知識(shí)回顧如何描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱？安培力(Ampereforce)的方向1、定義：磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力稱為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。

實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)。思考與討論

在電場(chǎng)中，電場(chǎng)強(qiáng)度的方向就是正電荷所受電場(chǎng)力的方向。那么，在磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向是不是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的受力方向呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析試畫(huà)出下述兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正視圖：BBIFIFF、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磁場(chǎng)方向垂直，即垂直于電流和磁場(chǎng)所在的平面左手定則：伸開(kāi)左手,使拇指與其余四個(gè)手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)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！IBFFIBFIBIBF二、安培力方向的判斷FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB二、安培力方向的判斷問(wèn)題：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)生相互作用請(qǐng)使用剛學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結(jié)論:FFF同向電流F反向電流（1）在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，在通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長(zhǎng)度L三者的乘積。問(wèn)題:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行時(shí)：BθI三、安培力的大小IB把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個(gè)分量：一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直B1=Bsinθ另一分量與導(dǎo)線平行B2=Bcosθ平行于導(dǎo)線的分量B2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向不垂直的情況三、安培力的大小公式：F=ILBsinθθ表示磁場(chǎng)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(qiáng)磁場(chǎng)三、安培力的大小結(jié)論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。問(wèn)題：F、B、I一定兩兩垂直嗎？BθILF=BILF=BIL中的L為有效長(zhǎng)度LLL思考與討論試指出下述各圖中的安培力的大小。例題：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩(wěn)定電流I，這時(shí)兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對(duì)金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法?)（A）適當(dāng)增大電流I（B）將電流反向并適當(dāng)改變大?。–）適當(dāng)增大磁場(chǎng)（D）將磁場(chǎng)反向并適當(dāng)改變大小ACabI00.02N水平向右0.02N垂直導(dǎo)線，斜向左上方將長(zhǎng)度為20cm、通有0.1A電流的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T。試求出下列各圖中導(dǎo)線所受安培力的大小和方向IBIB30°IBGGLX鞏固練習(xí)兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其中ab固定，cd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后，cd導(dǎo)線將（）A.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近abB.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abC.順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開(kāi)abD.逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ababcdD

自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙

解析：兩電流不平行時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)到相互平行且電流方向相同的趨勢(shì)例題磁場(chǎng)中某處的磁感線如圖所示()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<BbC.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小abBGGLX鞏固練習(xí)1、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤(pán)、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成）、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。鐵芯、線圈和指針是一個(gè)整體可以轉(zhuǎn)動(dòng)。.四、磁電式電流表

電流表構(gòu)造中最大的特點(diǎn)就是在蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)是均勻地輻向分布的（即沿直徑方向分布），如圖所示。

這樣的構(gòu)造使得線框在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，其平面始終與磁場(chǎng)平行，即受到安培力的線框中的兩邊始終與磁場(chǎng)垂直。電流表的構(gòu)造電流表的工作原理

如圖所示，當(dāng)電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈上跟軸線平行的兩邊在安培力作用下，使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使螺旋彈簧被扭動(dòng)。當(dāng)安培力產(chǎn)生的力矩和彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相平衡時(shí)，線圈才停止轉(zhuǎn)動(dòng)。θ電流表的特點(diǎn)1、靈敏度高，可以測(cè)量很弱的電流，但是繞制線圈的導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很??；2、電流和安培力成正比，所以電流表的刻度是均勻的；3、電流方向改變，安培力方向也改變，線圈朝相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。關(guān)于磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力,下列說(shuō)法正確的是(

)A.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中一定受到安培力的作用B.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟磁場(chǎng)方向垂直C.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向一定跟電流方向垂直D.通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向垂直于由B和I所確定的平面BCDABD2、下列說(shuō)法中正確的是（）A、電荷處在電場(chǎng)強(qiáng)度為零的地方，受到的電場(chǎng)力一定為零B、一小段通電導(dǎo)線放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為零的地方，受到的安培力一定為零C、一小段通電導(dǎo)線在某處不受磁場(chǎng)力的作用，則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度為零D、電荷在某處不受電場(chǎng)力的作用，則該處電場(chǎng)為零課堂練習(xí)BCD