人教版高中物理选修3-1：第三章 3.4通电导线在磁场中受到的力 课件2

(2)导体棒所受静摩擦力的大小和方
向． y
FN Ff
图1 F安
x
mg
2.如图所示，光滑的平行导轨倾角 为θ ，处在磁感应强度为B的匀强 磁场中，导轨中接入电动势为E、 内阻为r的直流电源．电路中有一 阻值为R的电阻，其余电阻不计， 将质量为m、长度为L的导体棒由静 止释放， 求导体棒在释放瞬间的 加速度的大小．
当电流通过线圈时， 导线受到安培力的作用， 线圈转动，
越大 ， 螺旋弹簧变形， 反抗线圈的转动， 电流越大， 安培力就_____ 越大 。I 与指针偏角 θ 成正比，表盘 螺旋弹簧的形变也就_______ 均匀 (选填“均匀”、“不均匀”)。所以，从线圈偏 刻度______
转的角度就能判断通过电流的大小。
通电线圈在磁场中受到的力矩—磁力矩 a
I
d a
F F F
俯视图 F •d F
b
c
F
F
F 结论: 当线框平面与磁场平行时，磁力矩最大(M=nBIs)；当 线框平面与磁场垂直时，磁力矩最小 。
三、电流表的结构 I=Kθ/nBLd 其中对同一个电流表来说: K.n.B.L.d是一定的，因此 I． 所以通过偏角θ的值可以反映 电流I值的大小，且电流刻度 是均匀的．当θ取最大值时， 通过电流表的电流最大，称 为满偏电流Ig，所以使用电流 表时应注意不要超过满偏电 流 I g．
（1）明确研究对象；
（ 2）先把立体图改画成平面图，并将题中的角度、电流的方向、磁场的方向 标注在图上
（3）根据平衡条件：F合＝0列方程求解求解。
2．分析求解安培力时注意的问题
（1）首先画出通电导线所在处的磁感线的方向，再根据左手定则判断安培力方向； (2)安培力大小与导线放置的角度有关，但一般情况下只要求导线与磁场垂直的情 况，其中L为导线垂直于磁场方向的长度为有效长度．
θ∝I：在表头刻度 盘上标出电流值就 可以测量电流了。
例1.要想提高磁电式电流表的灵敏度，可采取的办法 有（ ） A．增加线圈匝数 B．增加永久磁铁的磁感应强度 C．换用弹性较强的扭转弹簧，增大反抗力 D．增大线圈的面积 解析：当阻碍线圈转动的力矩增大到与安培力产生的 使线圈发生转动的力矩平衡时，线圈停止转动，（即： Kθ=nBIS）可得：θ=nBIS/K,可见，电流表的灵敏度将 随着线圈匝数n，线圈的面积S及磁感应强度B的增大而 提高，随着螺旋弹簧扭转系数K的增大而降低，故选项 A、B、D正确。 答案：A、B、D
度L＝0.5 m．通入垂直纸面向里的电流， 电流大小I＝2 A，整个装置处于磁感应
强度B＝0.5 T，方向竖直向上的匀强磁
场中．求：(取g＝10 m/s2) (1)导体棒所受安培力的大小和方向；
(1)安培力F安=ILB=2×0.5×0.5 ＝0.5 N， 由左手定则可知安培力的方向 水平向右． (2)建立如图坐标系，分解重力和 安培力．在x轴方向上，设导体 棒受的静摩擦力大小为Ff，方向 沿斜面向下． 在x轴方向上有： mgsin θ＋Ff＝F安· cos θ， 解得Ff＝－0.067 N. 负号说明静摩擦力的方向与假设 的方向相反，即沿斜面向上．
在电流表中通入相同的电流时，线圈的偏转角
越大，灵敏度越高，所以，不能认为给线圈中通较
大电流时也会提高电流表的灵敏度，同时也表明灵
敏度越高的电流表，越容易被烧坏，在使用时我们
要注意这点。
拓展一、安培力作用下的平衡问题
1.如图1所示，质量m＝0.1 kg的导体棒 解析
议展
静止于倾角为30°的斜面上，导体棒长
解析
受力分析如图Байду номын сангаас示
FN
F
mg
导体棒受重力 mg、支持力 FN 和安 培力 F，由牛顿第二定律： mgsin θ－Fcos θ＝ma①
F＝BIL② E I＝ R r ③
由①②③式可得 a＝gsin θ－ m( R r ) .
BEL cos
安培力的综合应用
安培力作用下的导线的平衡
评
1．解决安培力作用下的平衡与解一般物体平衡方法类似，只是多画出一 个安培力。 一般解题步骤为：
第三章：磁场
§3.4通电导线在磁场中受到的力
导
1.了解磁电式电表的结构和工作原理 2.会用左手定则分析解决通电导体在磁场中的受力 及平衡类问题
思
磁电式电流表
线圈 。 1.基本组成部分：磁铁和放在磁铁两极之间的_______
2．工作原理：
径向 均匀辐射地分布，在 如图所示，磁场的方向总沿着_____ 相等 的，保证 B 距轴线等距离处的磁感应强度的大小总是_____ 垂直 。 的大小不发生变化，且安培力的方向与线圈_____
灵敏度 高，能测出很弱的电流； 3．优、缺点：优点是________ 导线很细 ，允许通过的电流很弱。 缺点是线圈的_________
议
主题1:磁电式电流表 (1)N、S两块磁极之间的磁场是匀强磁场吗? (2)磁电式电流表的工作原理是什么?
三、电流表的结构 ◆电流表是测定电流强弱和方向的电学仪器． 一.磁电式电流表的构造: a、磁性很强的蹄形磁铁 b、圆柱形铁芯 c、套在铁芯上可绕轴转 动的铝框 d、绕在铝框上的线圈 e、铝框的转轴上装有两 个螺旋弹簧和一个指针． 最基本的是磁铁和线圈。
◆该磁场并非匀强 磁场, 但在以铁芯为 中心的圆圈上，各 点的磁感应强度B的 大小是相等的.
三、电流表的结构
M1=nBIS
设导线所处位置磁感应强度大小为B，线框长为L、 宽为d、匝数为n，当线圈中通有电流I时，安培力对 转轴产生力矩：M=F · d，其中安培力的大小为： F=nBIL，故安培力的力矩大小为：M1=nBILd， · 当线圈发生转动，不论通电 线圈转到什么位置，它的平 面都跟磁感线平行，如图所 示，安培力的力矩不变．当 线圈转过θ角（指针偏角也 k I 为θ）时，两弹簧产生阻碍 nBLd 线圈转动的扭转力矩M2 ， 又材料性质知道，扭转力矩M2=Kθ，根据力矩 平衡M1=M2，得出：
展评
◆铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动.
三、电流表的结构 1.线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱铁芯间均匀辐 向分布的磁场中. ［问题］电流表中磁场分 布有何特点呢？ 电流表中磁铁与铁芯之间 磁场是均匀辐向分布的. 所谓均匀辐向分布，就 是说所有磁感线的延长线 都通过铁芯的中心，不管 线圈处于什么位置，线圈 平面与磁感线之间的夹角 都是零度.