3.4通电导线在磁场中受到的力

磁场对通电导线的作用4学习目标:•1.知道什么是安培力；•2.能熟练地应用左手定则判断安培力的方向，并会计算安培力的大小；•3.了解磁电式电流表的结构和工作原理；•4.激情投入，巧妙地利用类比法和对比法掌握好安培力的相关知识。一、安培力的方向演示：按照右图所示进行实验。1、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。2、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。任务：通过这两种情况的分析，我们了解了导线受力的方向与磁场方向、电流方向的关系。演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向IBF2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBF左手定则伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。四指电流磁感线穿手心大拇指受力注意X(F)Y(B)oIFBZ(I)FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB【例1】画出图中第三者的方向。例题1：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用。在什么情况下两条导线相互吸引，什么情况下相互排斥？请你运用学过的知识进行讨论并做出预测，然后用实验检验你的预测。区别安培定则与左手定则分析IIFF分析：电流方向相同电流方向相反IIFF1234电流方向相同时，将会吸引电流方向相反时，将会排斥二.安培力的大小1.当电流与磁场方向垂直时:F=ILB(B⊥L)BIF2、电流与磁场方向平行时，磁场对电流的作用力为零NSI问题:如果既不平行也不垂直呢？BθIIB0o0F90OFIBL把磁感应强度B分解为两个分量：一个分量与导线垂直B1=Bsinθ另一分量与导线平行B2=Bcosθ平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定即F=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况3.当电流与磁场方向夹角为θ时:总结：安培力的大小：（1）在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。即：F=ILB（2）平行时：F＝0（3）公式：F=ILBsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角☻在中学阶段，F=ILBsinθ仅适用于匀强磁场BFB⊥B∥1、分析受到的安培力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形2、注意磁场和电流的方向是否垂直应用安培力应注意的问题bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL×bBa×BFBBBB×BF1.画出导线所在处的磁场方向2.确定电流方向3.根据左手定则确定受安培力的方向4.根据受力情况判断运动情况判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题:两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近abD固定FF˙××××××˙˙˙˙˙自由同向相吸3、判断通电导线、线圈在安培力作用下的运动例2：把轻质导线圈用绝缘细线悬挂在磁铁N极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈平面。当线圈内通入如图方向的电流后，判断线圈如何运动？NS从右向左看电流逆时针流方法一、电流元分析法根据中心对称性线圈所受安培力的合力水平向左故线圈向磁铁运动NSNS从右向左看电流逆时针流方法二、等效分析法环形电流等效为小磁针NS通电螺线管等效为多个环形电流、条形磁铁NS从右向左看电流逆时针流条形磁铁或小磁针等效为环形电流三.磁电式电表三、磁电式电流表1、电流表的构造如图所示是电流表的构造图，在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯，铁芯外面套有一个可以转动的铝框，铝框上绕有线圈，铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针，线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上，被测电流通过弹簧流入线圈。2、电流表的工作原理:1、当电流通过线圈时线圈左右两边都要受到方向相反安培力，使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹簧被扭动，反线圈转动。3、蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到什么角度，它的平面都跟磁感应线平行，表盘的刻度就是均匀的了。2、电流越大，安培力就越大，螺旋弹簧的形变也就越大。所以，从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，θ∝I。2、灵敏度高，但过载能力差。3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性。NSIFFNSF如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是()A．静止不动B．向纸外平动C．N极向纸外，S极向纸内转动D．N极向纸内，S极向纸外转动C