4.通电导线在磁场中受到的力

4.通电导线在磁场中受到的力一、安培力导线在磁场中受到的力称为安培力。思考：影响安培力方向的因素有哪些呢？如何判断安培力的方向呢？（1）磁场方向（2）电流方向视频：探究影响安培力方向的因素安培力方向的判断—左手定则（1）伸开左手，使大拇指与四指垂直，并且在同一个平面内；（2）让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向；（3）大拇指所指的方向就是通电导线在磁场场中所受安培力的方向。掌法指法结论安培力F的方向既垂直于磁场B方向，又垂直于电流方向，安培力垂直于电流与磁场所在平面！练习使用左手定则，判断以下各图中安培力的方向(1)(2)BIB（3）（4）×××××××××IBFIB（6）（5）I×BF垂直向外垂直向里视频：左手定则应用小实例FABFCDIBABCDIBABCD××××××××××××××××F实验现象解释：实验一思考：为何线框转过900后不再转动了？××××××××××××××××FI改变电流方向或改变磁场方向均可以改变安培力方向，从而改变圆盘的转动方向。金属圆盘可以等效为：由无数多条沿半径方向的金属棒并联而成，每个棒上都有从圆心到圆周的电流。实验现象解释：实验二××××××××××××××××思考：请你应用左手定则分析两平行直导线间的作用力方向。ABDCABDC×××××···············×××××···············×××××·····××××××××××·····×××××··········平行直导线间的相互作用：同向电流互相吸引；异向电流互相排斥。思考：如图所示，通电直导线AB固定，CD可以自由移动，请你判断通电后CD的运动情况两相交直导线间的相互作用：有转到同向的趋势。ABDC×××××·····××××××××××··········FF二、安培力的大小思考：当通电导线与磁场平时不受安培力；当通电导线与磁场垂直时，安培力大小为F=BIL。则当二者存在一夹角θ时，安培力大小怎么计算呢？能否转化为以上两种情况分析呢？FθBB2B1二、安培力公式当通电导线与磁场的夹角为θ时：导线受到的安培力大小为F=BILsinθ（θ=B∧I）三、磁电式电流表的工作原理矩形线圈极靴视频：磁电式电流表的结构NSIB请你判断以下，当在线圈中通入如图所示的电流时，线圈的转动方向。FF工作原理：（1）I越大，安培力F越大，指针偏角越大。（2）改变电流方向，安培力方向改变，指针偏转方向也改变。NS×·思考：极靴与圆柱形铁芯之间的磁场呈辐射状分布，这样的磁场有何优点呢？可见：辐射状磁场使得线圈转动至任何位置时的磁感应强度大小均相同，方向均与线圈平行，故安培力方向总与线圈平面垂直，大小F=BIL仅与电流I的大小有关。因而电流表的刻度是均匀的。思考：磁电式电流表有何优缺点？优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流。缺点：线圈的导线很细，允许通过的电流很弱（几十到几百微安）。专题：磁场对电流作用力习题课例1：如图，把轻质铜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。当线圈内通入如图所示的电流后，判断线圈如何运动？NSNSFFB×·SN一、微元法SNNS二、等效法1、把环形电流等效为一个条形磁铁NS2、把条形磁铁等效为一个环形电流二、等效法变式练习SN在条形磁铁的N极附近悬挂一个铝制线圈，线圈与磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图所示时，线圈将（）A.靠近磁体平行移动B.远离磁铁平行移动C.从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁D.从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁DSNNSNS等效法NS例2：把一重力不计可以自由移动的通电直导线AB水平放在蹄形磁铁的正上方，当通以图示中的电流时，导线的运动情况是（从上向下看）（）A.顺时针方向转动，同时下降B.顺时针方向转动，同时上升C.逆时针方向转动，同时下降D.逆时针方向转动，同时上升NSCFFNS×F练习：如图所示，O为圆心，弧KN与弧LM是两段同心圆弧（圆心处另有一直导线，导线中电流方向向里），它们与直导线KL、MN构成闭合回路、回路中电流方向如图所示，则KLMN回路将（）A、向左移动B、在纸面内以O为轴转动C、KL边向外、MN边向里转动D、KL边向里、MN边向外转动OLKNMI×C例3：条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向里的电流，用N表示磁铁对桌面的压力，用f表示桌面对磁铁的摩擦力，则导线通电后与通电前相比（）A.N减小，f=0B.N减小，f≠0C.N增大，f=0D.N增大，f≠0SN×BFFC变形：如果把导线移至S极上方，则又如何？SN×BFFN增大，f向左转换研究对象法练习：电磁炮是一种理想兵器，它的主要原理如图所示，1982年澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到10km/s的电磁炮（常规炮弹速度大小约为2km/s）.若轨道宽为2m，长为100m,通过的电流为10A，则轨道间所加匀强磁场的磁感应强度应为多大？磁场力的最大功率为多少？（轨道摩擦不计）IIB55T;1.1×107W例6：如图所示，ab、cd为平行的金属导轨，相距为L,其平面与水平面的夹角为300,匀强磁场B竖直向上，一质量为m的金属棒放在导轨上。为了使导体棒静止在导轨上，则通过棒的电流应为多大？（设棒与导轨间的动摩擦因数为μ=）4/3ααabcdBBLmgBBLmg937153例4：如图甲所示是一倾角为α的光滑平行导轨，轨道间接有电源，间距为L，现在将质量为ｍ的金属棒ab放在导轨上且与导轨垂直，通过电流大小为I，图乙为从b向a得到的平面图，现在平行于图乙的平面内加一匀强磁场，使金属棒能在导轨上保持静止，则所加磁场的磁感应强度Ｂ的方向可以从沿____________方向顺时针转到_____________方向范围内；若要使所加磁场的磁感应强度最小，则Ｂ的方向应________________，最小值为__________。αα甲abα×乙水平向左沿斜面向上垂直斜面向上mgsinα/IL动态演示例5：如图所示，电源的电动势为3V，内阻不计，导体棒质量为60g，长为1m，电阻为1.5Ω，匀强磁场竖直向上，磁感应强度为B=0.4T。当开关闭合S后，棒从固定光滑绝缘环的底端上滑至某一位置静止。试求在此位置上棒对每一只环的压力为多少？若已知绝缘环半径为0.5m,此位置与环底的高度差为多大？BPQOO’0.5N;0.2m×BOPANmgBIL