磁场对电流的作用力
11-5磁场对电流的作用
dFx
θ
Idl
所以:2 F2 y dF2 sin BIdl sin F
BIr
π
0
sin d BI 2r cos 0 BI AB
在均匀磁场中,闭合载流回路受到的合磁力为零。 11
例5:求作用在圆电流上的磁力。
解:由 I1 产生的磁场为
a
y
f
a
0 I1 I 2
2 πx
dx
I1
f
a
L
I2
0 I1 I 2
aL ln 2π a
方向:垂直电流I2平行电流I1
6
例3 求半圆形载流导线在均匀磁场中受力
解:建坐标如图 在电流线上取电流元 Idl
安培力大小为 df ( Idl ) B
方向:与横坐标夹角为(如图) 分量:
2 r
r I1
I2
电流元受力为dF=I1dlB=I1dlBsink,k是
x
沿z轴方向的单位矢量。
21
力对轴线的力矩的大小为
y
2 R I1dl
dM r sin dF
0 I1 I 2
2
sin d l ,
2
r I1
I2
力矩方向沿-j方向,其中dl=Rd(2)=2Rd。
x
由于整个线圈所受力矩方向都相同,总力矩为
0 I1 I 2 R 2 1 M dM sin d 0 I1 I 2 R 2
线圈在该力矩的作用下将发生转动,转动方 向为对着y轴看去沿顺时针方向,最后停止在与 长直电流共面的平衡位置上。 22
例4:半径0.2m,电流20A的N 圈圆形线圈放在 均匀磁场中,磁感应强度为0.08T,沿x方向,分 析其受力情况。 解:在均匀磁场中的闭合载流
磁场对电流的作用力解析
磁场对电流的作用力解析磁场和电流是物理学中的两个重要概念,它们之间存在着密切的关系。
磁场对电流的作用力是磁学中的基本原理之一,它对于理解电磁现象和应用于电磁设备的设计具有重要意义。
本文将对磁场对电流的作用力进行解析,探讨其原理和应用。
磁场是由带电粒子运动产生的,也可以通过电流在导体中产生。
当电流通过导体时,周围会形成一个磁场,这个磁场会对电流产生作用力。
磁场对电流的作用力遵循右手定则,即当右手的四指顺着电流方向弯曲,大拇指所指的方向就是磁场对电流的作用力方向。
磁场对电流的作用力可以通过安培力来描述。
安培力的大小与电流、磁场强度和导体长度有关。
当电流方向与磁场方向垂直时,安培力的大小可以通过以下公式计算:F = BIL,其中F表示安培力,B表示磁场强度,I表示电流,L表示导体长度。
这个公式表明,当电流通过导体时,磁场对电流产生的作用力与电流的大小成正比,与磁场强度和导体长度成正比。
磁场对电流的作用力在实际应用中有着广泛的应用。
例如,电动机的工作原理就是利用磁场对电流的作用力。
电动机中的电流通过线圈产生磁场,这个磁场与外部磁场相互作用,产生安培力,从而使电动机转动。
另外,磁场对电流的作用力还可以应用于电磁铁、电磁炉等设备的工作原理中。
除了电流在磁场中受到作用力外,磁场也可以被电流所感应。
这就是电磁感应现象。
当磁场发生变化时,会在导体中产生感应电流。
这个现象被广泛应用于发电机、变压器等设备中。
发电机通过旋转导体产生变化的磁场,从而感应出电流。
变压器则利用电流在导线中产生的磁场感应出电压。
磁场对电流的作用力不仅仅局限于导体中的电流,还可以作用于电荷运动。
当电荷在磁场中运动时,也会受到磁场的作用力。
这个作用力被称为洛伦兹力,它与电荷的速度、电荷的量以及磁场的强度有关。
洛伦兹力的方向垂直于电荷的速度和磁场的方向,根据右手定则可以确定其方向。
总结起来,磁场对电流的作用力是磁学中的基本原理之一。
它通过安培力的作用,可以对电流产生作用力,从而实现电磁设备的工作。
第1节探究磁场对电流的作用
思考:通电导线与磁感线平行,受安培力么?
B
当电流与磁场方向平行时:无安培力
思考:当电流与磁场有夹角,安培力又是如何? B1=B cosθ
B2=Bsin,如何判断安培力的方向?
Lsinθ
F = BILsinθ 方向:垂直纸面向里
安培力的方向判定——左手定则
F
B
B
B
I
I
I
37˚
37˚
37˚
F只 F1===垂39要0BN直TI×BL1于与A×BI0不.和3m平I所行在方F,2的向==BB5:平与I.L4sN面iIn就3,7会˚ 则形F成⊥F方一3B==向,B个7:.I2L平NsiFn面5⊥3˚I
垂直纸面向里 垂直纸面向外
【练习6】
关于磁场安培力及电流方向,下列说法正确的是( ABC)
探究过程:
用控制变量法完成三个探究任务:
任务一:保持其他条件不变,研究 安培力大小与电流强度间的关系。
任务二:保持其他条件不变,研究 安培力大小与导线长度间的关系。
任务三:保持其他条件不变,研究 安培力大小与磁场强弱间的关系。
探究安培力大小
增大电流,观察到导体受力摆起的角度变大, 说明受力变大。 结论:其他因素不变时,电流增大,安培力增大
磁场方向? 电流方向?
探究安培力方向
F
F
F IB
I F
B
F
BI F
第一节 探究安培力 一.安培力的方向
F
I F
B
左手定则: ——伸开左手,使拇指与四指在同一个平面内并跟四指垂 直,让磁感线垂直穿入手心,使四指指向电流的方向,这 时拇指所指的就是通电导体所受安培力的方向。
小实验:验证左手定则
磁场与电流的作用
磁场与电流的作用
磁场和电流之间有着紧密的关系。
磁场是由电流产生的,并且电流
在存在磁场的情况下也会受到磁场的影响。
1. 电流产生磁场:当电流通过导线时,会形成一个有方向的磁场环
绕着导线。
这个磁场的方向与电流的方向有关,在导线周围形成一个
闭合的磁场线圈。
这个现象被称为“安培环路定理”。
2. 磁场对电流的作用:磁场可以对通过其的电流施加力。
根据洛伦
兹力定律,当电流通过一个磁场时,会受到与电流方向垂直的力,即
洛伦兹力。
这个力的大小与电流强度和磁场强度有关。
3. 磁场对电流的方向有影响:根据右手定则,当电流通过一个磁场时,磁场会对电流的方向施加一个力矩,使得电流在磁场中发生偏转。
这个定则可以用来确定电流受到磁场力的方向。
4. 电流产生磁场并产生相互作用:当多个导线中有电流通过时,它
们各自产生的磁场会相互作用。
这种相互作用可以导致导线之间的吸
引或排斥,这是基于电磁感应原理的基础。
总的来说,磁场和电流之间的作用是相互的。
电流可以产生磁场并
受到磁场力的作用,而磁场则可以对电流施加力并改变电流的方向。
这些相互作用是电磁学和电动力学的基础,并在电磁装置和电路中得
到广泛应用。
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用
【高中物理】磁场基本性质磁场对电流的作用【高中物理】磁场基本性质、磁场对电流的作用一.教学内容:1.磁场基本性质2.磁场对电流的作用【要点读取】磁场基本性质(一)磁场1、磁场:磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一种物质.它的基本特性是:对处于其中的磁体、电流、运动电荷有力的作用.2、磁现象的电本质:所有的磁现象都可以归咎于运动电荷之间通过磁场而出现的相互作用.(二)磁感线为了叙述磁场的高低与方向,人们在磁场中画出来的一组存有方向的曲线.1、疏密表示磁场的强弱.2、每一点切线方向则表示该点磁场的方向,也就是磁感应强度的方向.3、是闭合的曲线,在磁体外部由n极至s极,在磁体的内部由s极至n极.磁线不相切不相交。
4、坯强磁场的磁感线平行且距离成正比.没图画出来磁感线的地方不一定没磁场.5、安培定则:拇指指向电流方向,四指指向磁场的方向.注意这里的磁感线是一个个同心圆,每点磁场方向是在该点的切线方向。
*记诵常用的几种磁场的磁感线:(三)磁感应强度1、磁场的最为基本的性质就是对放进其中的电流或磁极有力的促进作用,电流旋转轴磁场时受到磁场力最小,电流与磁场方向平行时,磁场力为零。
2、在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力f跟电流强度i和导线长度l 的乘积il的比值,叫做通电导线所在处的磁感应强度.①则表示磁场高低的量.就是矢量.②大小:(电流方向与磁感线垂直时的公式).③方向:左手定则:就是磁感线的切线方向;就是大磁针n极受力方向;就是大磁针恒定时n极的指向.不是导线受力方向;不是正电荷受力方向;也不是电流方向.④单位:牛/安米,也叫特斯拉,国际单位制单位符号t.⑤点定b定:就是说磁场中某一点的定了,则该处磁感应强度的大小与方向都就是定值.⑥匀强磁场的磁感应强度处处相等.⑦磁场的共振:空间某点如果同时存有两个以上电流或磁体唤起的磁场,则该点的磁感应强度就是各电流或磁体在该点唤起的磁场的磁感应强度的矢量和,满足用户矢量运算法则。
安培力
安培力一、基础知识清单1.安培力:磁场对电流的作用力2.安培力的大小:当B、I、L两两相互垂直时,F=BIL;当B与I平行时F=0;当B与I成θ角时,则F=BILsinθ。
注意:①适用于任何磁场;但只有匀强磁场才能直接相乘;其中L为有效长度。
3.安培力方向:安培力的方向用左手定则判定:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向,安培力的方向与B和I所决。
如右图如果磁场或电流的方向变为与现在相反安培力的方向将如何变化?如果磁场方向和电流方向同时变为和现在相反安培力的方向将如何变化?可以得出什么规律?4.磁电式电表的原理(1)电流表的构造主要包括:蹄形磁铁、圆柱形铁芯、线圈、螺旋弹簧和指针。
蹄形磁铁和铁芯之间的磁场是均匀的辐向分布的,如图8-2-2所示。
无论通电导线处于什么位置,线圈平面均与磁感线平行。
给线圈通电,线圈在安培力的力矩的作用下发生转动,螺旋弹簧变形,产生一个阻碍线圈转动的力矩,当二者平衡时,线圈停止转动。
电流越大,线圈和指针的偏转角度也就越大,所以根据线圈偏转的角度就可以判断通过电流的大小。
线圈的电流方向改变时,安培力的方向也就随着改变,指针偏转的方向也就改变,所以根据指针的偏转方向,就可以判断被测电流的方向。
(2)磁电式仪表的优点是灵敏度高,可以测出很弱的电流;缺点是绕制线圈的导线很细,允许通过的电流很小二、考点分类剖析1、考点一:定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动方向典型例题:【例1】如图所示,把一通电直导线放在蹄形磁铁磁极的正上方,导线可以自由移动,当导线中通过如图所示方向的电流时,从上往下看试判断导线的运动情况。
( C ) 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2.长直电流I2与圆形电流I1共面,并与其一直径相重合(但两者绝缘),如图所示。
磁场对电流元的作用力
磁场对电流元的作用力要理解磁场对电流元的作用力,首先需要了解磁场的本质。
磁场是一种无源的力场,由电流元或磁体产生。
它的作用是施加力或扭矩于其他电流元或磁体。
根据安培定律,电流元所受的作用力与电流元本身的长度、所受磁场强度和所受磁场方向有关。
具体而言,安培定律可以表示为以下公式:F = BILsinθ其中,F是磁场对电流元作用力的大小,B是磁场的磁感应强度,I是电流元的电流大小,L是电流元的长度,θ是磁场和电流元之间的夹角。
上述公式可以解释为:当电流元和磁场方向相互垂直时,即θ=90°,磁场对电流元的作用力最大;当电流元和磁场方向平行时,即θ=0°或180°,磁场对电流元的作用力最小。
根据这个公式,我们可以得出以下几个结论:1.磁场对电流元的作用力与电流大小正相关。
电流元的电流越大,作用力也越大;电流趋近于零时,作用力也趋近于零。
2.磁场对电流元的作用力与电流元的长度正相关。
电流元的长度越长,作用力也越大;长度趋近于零时,作用力也趋近于零。
3.磁场对电流元的作用力与磁场强度正相关。
磁场强度越大,作用力也越大;磁场强度趋近于零时,作用力也趋近于零。
4.磁场对电流元的作用力与磁场和电流元之间的夹角的正弦值有关。
夹角越大,作用力也越大;夹角趋近于零或180度时,作用力也趋近于零。
此外,还有两个特殊情况需要注意:1.当磁场和电流元平行时,即θ=0度或180度,磁场对电流元的作用力为零。
这是因为在这种情况下,电流元和磁场方向相同或相反,不会产生力。
2.当电流元所在导线与磁场方向平行时,即电流元嵌套在磁场中,磁场对电流元的作用力的大小为零。
这是因为磁场的磁感应线是闭合曲线,所以在导线内部的磁感应线方向和外部一致,导致作用力相互抵消。
总结起来,磁场对电流元的作用力由磁感应强度、电流大小、电流元的长度和磁场与电流元的夹角共同决定。
通过改变这些因素,可以控制磁场对电流元的作用力的大小和方向。
磁场对电流的作用力分解知识讲解
在磁场中,通电 线圈受到磁场力的作 用,发生扭转,如果 给线圈通以方向合适 的电流,就可以使线 圈转动起来。我们使 用的电动机就是利用 磁场力来工作的。现 在,电动机广泛应用 在工厂、办公室、家 庭里。
科学足迹 安培的平行导线实验
总结
两条平行的通电直导线之间会通过磁场 发生相互作用。
电流方向相同时,将会吸引; 电流方向相反时,将会排斥。
通电线圈会转动起来
通电线圈在磁 场中如何运动?
磁场对通电线圈的作用力矩
将一矩形线圈 abcd 放在匀强磁场中,如图 5-4 所示
线圈的顶边 ad 和底边 bc 所 受的磁场力 Fad、Fbc 大小相等, 方向相反,在一条直线上,彼此 平衡;而作用在线圈两个侧边 ab 和 cd 上的磁场力 Fab、Fcd 虽然大 小相等,方向相反,但不在一条 直线上,产生了力矩,称为磁力 矩。
例题1
1.下列关于磁场力的说法中,正确的是(C )
A.磁场中某处的磁感应强度的大小,就是通以 电流I,长为L的一段很短的导线放在该处时所受磁 场力F与I、L的乘积的比值。
B.一段很短的通电导线放在某处不受磁场力 作用,则该处一定没有磁场。
C.一段很短的通电导线放在磁场中A处时受磁 场力比放在B处大,则A处磁感应强度可能比B处磁 感应强度大
图 5-4 磁场对通电矩形线圈的作用力矩
这个力矩使线圈绕 OO 转动,转动过程中,随着线圈平面与磁 感线之间夹角的改变,力臂在改变,磁力矩也在改变。
当线圈平面与磁感线平行时, 力臂最大,线圈受磁力矩最大;
当线圈平面与磁感线垂直时, 力臂为零,线圈受磁力矩也为零。
电流表就是根据上述原理工 作的。
通电线圈在磁场中受到磁 场力会扭转,电动机就是 根据这个原理设计的。
磁场与电流的作用力计算
磁场与电流作用力的实验装置:包括磁场发生器、电流发生器和测量仪器等 实验过程:通过改变磁场和电流的参数,观察作用力的变化,并记录实验数据 实验结果:分析实验数据,得出磁场与电流作用力的大小和方向与磁场和电流的关系 实验验证的意义:通过实验验证磁场与电流作用力的计算公式,加深对电磁场相互作用的理解
磁场与电流作用力可促进药 物传递
磁场与电流作用力可用于治 疗肿瘤
磁场与电流作用力可实现无 创手术
磁场与电流作用力可提高医 疗设备的精度和稳定性
磁场与电流作用力在物理研究中的应用 磁场与电流作用力在材料科学中的应用 磁场与电流作用力在生物医学中的应用 磁场与电流作用力在环境科学中的应用
感谢您的观看
等。
磁悬浮列车:利用 磁场与电流作用力 实现列车悬浮和导 向
电机:利用磁场与 电流作用力实现机 械能与电能相互转 换
电磁炉:利用磁场 与电流作用力实现 高效加热
磁力泵:利用磁场 与电流作用力实现 无接触式传输液体
简介:电磁感应现象是指磁场与电流相互作用产生电动势的现象,是发电机的原理。
应用实例:发电机、变压器、感应炉等。 重要性:电磁感应现象在电力工业、交通运输、通讯、能源等领域具有广泛应用。 未来发展:随着科技的不断进步,电磁感应现象在新能源、智能电网等领域的应用前景广阔。
磁场与电流的作用力 计算
汇报人:XX
目录
磁场与电流的基本 概念
磁场与电流作用力 的计算公式
磁场与电流作用力 的应用实例
磁场与电流作用力 的影响因素
磁场与电流作用力 的应用前景
磁场与电流的基本 概念
磁场是由磁体或电流产生的一种特 殊物质
磁场的性质是对放入其中的磁体和 电流产生力的作用
添加标题
如何解释磁场对电流的作用力
如何解释磁场对电流的作用力磁场对电流的作用力是通过洛伦兹力来实现的。
洛伦兹力是指电流在磁场中受到的力,其大小和方向由电流、磁场的强度以及二者之间的相对运动关系决定。
在本篇文章中,我们将讨论磁场对电流的作用力产生的原理、相关公式以及实际应用。
磁场对电流的作用力产生的原理是基于电流(电荷的移动)与磁场之间的相互作用。
根据洛伦兹力公式,当电流通过导线时,它会在磁场中受到一个力的作用,该力的方向垂直于电流方向及磁场方向,并服从右手定则。
具体而言,当我们将右手以如此方式握住导线,使得大拇指指向电流的方向,四指指向磁场的方向,那么四指的方向就代表洛伦兹力的方向。
根据洛伦兹力公式,可以推导出磁场对电流的作用力的大小公式:F = BILsinθ。
其中,F代表力的大小,B代表磁场的强度,I代表电流的大小,L代表导线的长度,θ代表电流与磁场之间的夹角。
从以上公式可以看出,磁场对电流的作用力与电流和磁场的关系密切相关。
当电流或磁场较大时,作用力也相应增大。
此外,作用力的方向还取决于电流和磁场之间的夹角,若夹角不为零,则会产生一个垂直于电流和磁场的力。
如果夹角为零,即电流与磁场的方向平行,则不会产生作用力。
磁场对电流的作用力在实际中有许多重要应用。
一种应用是电动机的工作原理。
电动机是利用电流在磁场中受到的力来实现机械运动的。
通过将电流通入线圈中,线圈会在磁场中受到一个力,从而引起线圈的转动,从而驱动机械的运动。
另一个常见的应用是电磁铁。
电磁铁是通过在线圈中通电产生磁场,从而使得磁铁具有吸附物体的能力。
这是因为磁场对电流的作用力会使得磁铁表面产生一个吸力,从而将物体吸引住。
此外,磁场对电流的作用力还在研究和实践中有广泛应用。
例如,磁体设计中的磁场控制、电磁感应实验中的电能转换、电动机和发电机的设计等领域都离不开磁场对电流的作用力。
这些应用使得我们对磁场与电流的相互作用有了更深入的了解,并推动了相关技术的发展和应用的创新。
磁场对电流的作用力
磁场对电流的作用力磁场是一种神奇而又普遍存在的物理现象,它不仅能够引起许多有趣的现象,还对电流产生了明显的作用力。
磁场与电流之间的相互作用过程十分复杂,涉及到电荷的运动、电场的存在以及磁力的作用。
本文将从理论和实践两个方面探讨磁场对电流的作用力。
理论分析方面,在研究磁场对电流的作用力时,我们首先需要了解磁场的基本性质。
磁场是由运动电荷产生的,当电荷运动时,会形成一个磁场。
而电流则是许多带电粒子的集合,因此可以看做是一种电荷的运动状态。
根据电荷间的相互作用,磁场会对电流施加一个作用力。
根据安培定律,磁场对电流的作用力的大小与电流的大小、电荷的速度以及磁场的强度有关。
根据这些基本知识,我们可以通过数学推导得到磁场对电流的作用力的表达式。
在一个均匀磁场中,当电流通过导线时,电子受到的洛伦兹力会使得导线发生位移。
根据洛伦兹力的公式F=qvBsinθ,其中F为洛伦兹力,q为电荷数目,v为相对速度,B为磁场的强度,θ为电流方向与磁场方向之间的夹角,我们可以得到磁场对电流的作用力与这些因素之间的关系。
实践方面,磁场对电流的作用力有着广泛的应用。
最典型的例子就是电动机的运行原理。
电动机是利用磁场对电流的作用力来产生机械运动的装置。
在电动机中,通过将电流通过导线产生磁场,利用磁场对电流的作用力使得导线产生力矩,从而驱动电动机的转子转动。
这种基于磁场对电流的作用力的原理使得电动机成为现代工业中不可或缺的重要设备。
除了电动机,磁场对电流的作用力还在许多其他领域有着重要的应用。
在磁悬浮列车中,磁场对电流的作用力可用于使列车浮在磁轨上,减小了摩擦阻力,从而提高了速度和运行效率。
在磁共振成像中,磁场对电流的作用力被用于使原子核进入激发状态,并通过测量激发态的信号来获取图像。
这种非常精确而又广泛应用的成像技术已经成为医学诊断中的重要手段。
然而,磁场对电流的作用力不仅仅局限于实际应用,还对我们的科学研究有着重要意义。
通过研究磁场对电流的作用力,我们可以深入理解电磁学的基本原理,探索电荷和磁场之间的相互关系。
16.3磁场对电流的作用_电动机
②当电流一定时,磁场强度越强,受力越大。
【应用方向】 实现了电能向机械能转化 磁场对处于其中的通电导 线能产生力的作用,并使 导线运动起来。这一实验 现象在电能应用利用方面 对你有何启示呢? 【思考】 生活中利用这一原理发明了什么重要工具?
有关系,并且力的方向与电流和磁 场的方向垂直。
N N S
F
I
S
A
I
S
B
F
F
I
C
N
当电流方向与磁场方向平行时,通电导体不
受力的作用
一、磁场对电流的作用
【方向】 I 【结论】 I F) (B 若改变B方向、I方向中的一个,则受力方向随之改 变;若B方向、I方向同时变化,则受力方向不变化。 【思考】试画出下图中第三者的方向。 B
【思考】当转到下图所示的位置时,会出现什么现象呢?
此时ab、cd受力恰好在同一直 线上,而且大小相等,方向相 反,相互平衡,所以线圈在这 个位置上将保持平衡。
(平衡位置)
二、电动机
【设计】 ②如何让线圈绕过平衡位置呢?
【结构】 磁体、电刷、电源、线圈、转轴、换向器等。
(定子)
(转子)
磁场对通电线圈的作用
一、磁场对电流的作用
【回顾】 观看视频,反思奥斯特实验。
【思考】 若磁体固定,把通电导线悬挂会有什么现象?
一、磁场对电流的作用
课题 方案
探究磁场对电流的作用和特点
结论 拓展
1.磁场对其中的通电导体能产生力的作用。 2.力的方向和电流、磁场的方向有关。 1.磁场一定会对通电导体能产生力的作用吗? 2.如何准确理清力、电流、磁场的方向关系? 3.磁力的大小会和哪些因素有关呢?
安培力解读
安培力解读安培力,也称为磁场对电流的作用力,是由法国物理学家安培在19世纪初通过研究电磁现象而得出的一个重要物理定律。
该定律描述了电流在磁场中受到的作用力,并且是麦克斯韦方程组的一部分。
理解和解读安培力的原理和应用对于理解电磁学和应用物理学具有重要意义。
安培力的原理可以通过在磁场中放置一个电流环的实验来理解。
当一个导线构成一个圆环,并通过该环的电流时,环内的电流会与环外的磁场相互作用。
安培力的方向可以通过右手定则来确定,右手的大拇指指向电流方向,其他四根手指握住环的方向,那么手的方向指向的就是安培力的方向。
根据安培力的公式,安培力的大小和电流的大小、磁场的强度以及二者之间的夹角有关。
安培力的大小可以通过以下公式计算:F = BILsinθ,其中F表示安培力的大小,B表示磁场的强度,I表示电流的大小,L表示电流所在导线的长度,θ表示磁场和电流之间的夹角。
从这个公式可以看出,安培力和电流的大小成正比,磁场的强度也成正比,但是与磁场和电流之间的夹角的正弦值成反比。
这意味着,如果电流和磁场平行,安培力的大小将为零,因为正弦值为零。
如果电流垂直于磁场,安培力的大小将达到最大值,因为sin90°=1安培力在实际应用中有广泛的用途。
例如,安培力常被应用于电动机和发电机等电动设备中。
在电动机中,当电流通过螺线管时,电流在磁场中发生作用,导致线圈开始旋转。
在发电机中,通过旋转导线圈产生电流,并受到磁场的作用力,导致线圈继续旋转从而产生电流。
此外,安培力还被应用于磁悬浮技术。
磁悬浮列车利用磁场和电流之间的相互作用,通过将磁场产生器内的电流通过导线加载到轨道上,产生的安培力和轨道上的磁场相互作用,从而实现列车的悬浮效果。
除了应用于实际设备中,安培力的物理原理还被应用于科学实验和测量中。
例如,安培力可以用来测量电流的大小。
通过测量电流所受的安培力,可以根据上述公式计算出电流的大小。
总之,安培力是研究电磁现象中重要的物理定律之一、理解和解读安培力的原理和应用对于理解电磁学理论和应用具有重要意义。
高中物理选修3-1-磁场对通电导线的作用力
磁场对通电导线的作用力知识元安培力知识讲解1.安培力是磁场对电流的作用力,是一种性质力,其作用点可等效在导体的几何中心.2.安培力的大小(1)计算公式:F=BIL sinθ(2)对公式的理公式F=BIL sinθ可理解为F=B(sinθ)IL,此时B sinθ为B沿垂直I方向上的分量,也可理解为F=BI(L sinθ),此时L sinθ为L沿垂直B的方向上的投影长度,也叫“有效长度”,公式中的θ是B和I方向间的夹角.注意:①导线是弯曲的,此时公式F=BIL sinθ中的L并不是导线的总长度,而应是弯曲导线的“有效长度”.它等于连接导线两端点直线的长度(如图所示),相应的电流方向沿两端点连线由始端流向末端.②安培力公式一般用于匀强磁场.在非匀强磁场中很短的导体也可使用,此时B的大小和方向与导体所在处的B的大小和方向相同.若在非匀强磁场中,导体较长,可将导体分成若干小段,求出各段受到的磁场力,然后求合力.3.左手定则①用于判断通电直导线在磁场中的的受力方向②用于判断带电粒子在磁场中的的受力方向方法:伸开左手,使拇指跟其余四指垂直,并且都跟手掌在同一个平面内,让磁感线穿入手心,并使四指指向电流的方向,大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向(书上定义),我在这里想说一点,是不是左手定则只可以判断受力方向,我的答案是非也,在判断力的方向时,是知二求一(知道电流方向与磁场方向求力的方向),所以也可以知道力与电流求磁场,或是知道力与磁场求电流。
4.安培力的方向在解决有关磁场对电流的作用的问题时,能否正确判断安培力的方向是解决问题的关键,在判定安培力的方向时要注意以下两点:(1)安培力的方向总是既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面.因此,在判断时首先确定磁场和电流所确定的平面,从而判断出安培力的方向在哪一条直线上,然后再根据左手定则判断出安培力的具体方向.(2)当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直电流和磁场所决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手心.的方向被唯一确定;但若已知B(或I)、F 注意:若已知B、I方向,则由左手定则得F安的方向,由于B只要穿过手心即可,则I(或B)的方向不唯一、安简单概括磁场对电流的作用应用步骤:1.选择研究对象以及研究过程;2.在某瞬时对物体进行受力分析并应用牛顿第二定律;3.带入安培力公式和电学公式进行公式整理;4.求解,必要时对结果进行验证或讨论。
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用
磁场对电流的作用是通过洛伦兹力来实现的。
当电流通过导线时,会在周围产生磁场。
而磁场与电流之间存在相互作用,即磁场会对电流产生作用力。
根据洛伦兹力的原理,当有一导线中通过电流时,在其周围形成的磁场中,每一个电荷都会受到洛伦兹力的作用。
这个作用力的大小与电荷的速度、电流的大小以及磁场的强度有关。
当磁场和电流方向垂直时,洛伦兹力的方向与导线的方向也垂直。
这就是为什么导线会受到磁场的作用力,而不会受到磁场的扭矩。
磁场对电流的作用还可以用安培力学的右手定则来描述。
按照右手定则,将右手握住导线,让大拇指指向电流的方向,那么其他四指所指的方向就是磁场的方向。
这个规则使我们能够判断电流所受的磁场力的方向。
利用磁场对电流的作用,我们可以实现电动机的运转。
电动机通过利用磁场对通过导线的电流产生扭矩,从而引起转动。
磁场对电流的作用还可以应用于其他领域,比如电磁感应、磁共振成像等。
总而言之,磁场对电流的作用是通过洛伦兹力来实现的,这种作用力与电流、磁场的方向和强度相关。
磁场对电流的作用可以应用于电动机等设备的运转,以及电磁感应和磁共振成像等领域。
第三节 磁场对电流的作用力 左手定则
第三节磁场对电流的作用力左手定则知识要点:1、安培力:磁场对通电导线的作用力叫安培力。
2、安培力的大小:F=BI·Lsinθ。
式中θ是B与I的夹角。
注意:当θ=0时,即B与I平行,F=0;当θ=90°时,即B与I垂直,F最大,F=BIL。
3、安培力的方向⑴判定方法:用左手定则判定。
⑵安培力的特点:F⊥B,F⊥I,即垂直B和I决定的平面。
(注意:B和I可以有任意夹角)。
4、在判定安培力的方向时要应注意的问题:⑴安培力的方向总是既与磁场方向垂直,又与电流方向垂直,也就是说安培力的方向总是垂直于磁场和电流所决定的平面。
⑵当电流方向跟磁场方向不垂直时,安培力的方向仍垂直于电流与磁场决定的平面,所以仍可用左手定则来判断安培力的方向,只是磁感线不再垂直穿过手心。
5、如何判断安培力作用下物体运动方向?⑴等效法:环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁;条形磁铁也可以等效成环形电流或通电螺线管;通电螺线管也等效成很多匝的环形电流来分析。
⑵特殊位置法:把电流或磁铁转到一个便于分析的特殊位置后再判断安培力方向,从而确定运动方向。
⑶电流元法:把整段电流环等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流之所受安培力方向,从而判断出整段电流的受合方向,最后确定运动方向。
⑷利用结论法:①两电流相互平行时无转的趋势,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥;②两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势。
典型例题:例1、将长度为20cm,通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感强度为1T。
试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向。
···B··········B·····I··········⑴⑵⑶⑷例1图解析:由左手定则和安培力的计算公式得:⑴因导线与磁感线平行,所以F=0;⑵F的方向垂直导线水平向右。
磁场对电流的作用力如何计算
磁场对电流的作用力如何计算在我们探索电磁世界的奇妙旅程中,磁场对电流的作用力是一个至关重要的概念。
理解并能够准确计算这种力,对于解决许多与电和磁相关的问题具有重要意义。
首先,让我们来了解一下磁场对电流作用力的基本概念。
当电流在磁场中流动时,磁场会对电流产生一种力的作用,这种力被称为安培力。
简单来说,就是磁场和电流相互“较劲”,产生了推动或者阻碍的效果。
那么,如何来计算这个安培力的大小呢?这就需要用到一个重要的公式:F =BILsinθ。
在这个公式中,F 表示安培力的大小,B 代表磁场的磁感应强度,I 是电流的大小,L 是导体在磁场中的有效长度,而θ则是电流方向与磁场方向之间的夹角。
为了更清楚地理解这个公式,我们可以逐步分析其中的各个因素。
磁感应强度 B,它反映了磁场的强弱程度。
想象一下,磁场就像一阵“风”,B 的大小就表示这阵风的“风力”大小。
B 的单位是特斯拉(T),数值越大,磁场就越强,对电流产生的作用力也就越大。
电流 I,很好理解,就是电荷在导体中流动的速率。
电流越大,就好像是在磁场中“奔跑”的电荷越多,受到的作用力也就会相应增大。
导体的有效长度 L,指的是电流在磁场中受到作用的那部分导体的长度。
如果导体在磁场中是弯曲的或者部分处于磁场之外,我们只需要考虑处于磁场内并且电流通过的那部分长度。
而夹角θ,它决定了磁场和电流之间的相对方向关系。
当θ为 0 度时,也就是电流方向与磁场方向平行,sinθ等于 0,此时安培力为 0。
这就好比你顺着风的方向走,风对你几乎没有推力。
当θ为 90 度时,也就是电流方向与磁场方向垂直,sinθ等于1,此时安培力达到最大值。
这就像是你横着顶风前进,感受到的风力最大。
举个例子来说,如果有一根长度为 2 米的直导线,通过的电流为 5安培,处在磁感应强度为 05 特斯拉的匀强磁场中,并且电流方向与磁场方向垂直(θ = 90 度),那么根据公式 F =BILsinθ,安培力 F =05×5×2×1 = 5 牛顿。
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磁场对电流的作用力
(一)教学目的
1.知道磁场对通电导体有作用力。
2.知道通电导体在磁场中受力的方向与电流方向和磁感线方向有关,改变电流方向或改变磁感线方向,导体的受力方向随着改变。
3.知道通电线圈在磁场中转动的道理。
4.知道通电导体和通电线圈在磁场中受力而运动,是消耗了电能,得到了机械能。
5.培养学生观察能力和推理、归纳、概括物理知识的能力。
(二)教具
小型直流电动机一台,学生用电源一台,大蹄形磁铁一块,干电池一节,用铝箔自制的圆筒一根(粗细、长短与铅笔差不多),两根铝箔条(用透明胶与铝箔筒的两端相连接),支架(吊铝箔筒用),图01所示的挂图,图02所示的线圈,抄有题目的小黑板一块(也可用投影片代替)。
(三)教学过程
1.引入新课
本章主要研究电能;第三节和第四节我们研究了获得电能的原理和方法,前面的学习中我们研究了电能的输送。
电能输送到用电单位,要使用电能,这就涉及到用电器,以前我们研究了电灯、电炉、电话等用电器,今天我们要研究另一种用电器--电动机。
出示电动机,给它通电,学生看到电动机转动,提高了学习兴趣。
提问:电动机是根据什么原理工作的呢?
讲述:要回答这个问题,还得请同学们回忆一下奥斯特实验的发现--电流周围存在磁场,电流通过它产生的磁场对磁体施加作用力(如电流通过它的磁场使周围小磁针受力而转动)。
根据物体间力的作用是相互的,电流对磁体施加力时,磁体也应该对电流有力的作用。
下面我们通过实验来研究这个推断。
2.进行新课
(1)通电导体在磁场里受到力的作用
板书课题:〈第六节磁场对电流的作用〉
介绍实验装置,将铝箔筒两端的铝箔条吊挂在支架上,使铝箔筒静止在磁铁的磁场中(如图03所示)。
用铝箔筒作通电导体是因为铝箔筒轻,受力后容易运动,以便我们观察。
演示实验1:用一节干电池给铝箔筒通电(瞬时短路),让学生观察铝箔筒的运动情况,并回答小黑板上的题1:给静止在磁场中的铝箔筒通电时,铝箔筒会_____,这说明_____。
板书: <1.通电导体在磁场中受到力的作用。
〉
(2)通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关
教师说明:下面我们进一步研究通电导体在磁场里的受力方向与哪些因素有关。
演示实验2:先使电流方向相反,再使磁感线方向相反,让学生观察铝箔筒运动后回答小黑板上的题2:保持磁感线方向不变,交换电池两极以改变铝箔筒中电流方向,铝箔筒运动方向会______,这说明______。
保持铝箔筒中电流方向不变,交换磁极以改变磁感线方向,铝箔筒运动方向会______,这说明______。
归纳实验2的结论并板书:〈2.通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。
〉
(3)磁场对通电线圈的作用
提问:应用上面的实验结论,我们来分析一个问题:如果把直导线弯成线圈,放入磁场中并通电,它的受力情况是怎样的呢?
出示方框线圈在磁场中的直观模型(磁极用两堆书代替),并出示如课本上图12-10的挂图(此时,图中还没有标出受力方向)。
引导学生分析:通电时,图甲中ab边和cd边都在磁场中,都要受力,因为电流方向相反,所以受力方向也肯定相反。
提问:你们想想看,线圈会怎样运动呢?
演示实验3:将电动机上的电刷、换向器拆下(实质是线圈)后通过,让学生观察线圈的运动情况。
教师指明:线圈转动正是因为两条边受力方向相反,边说边在挂图上标明ab和cd边的受力方向。
提问:线圈为什么会停下来呢?
利用模型和挂图分析:在甲图位置时,两边受力方向相反,但不在一条直线上,所以线圈会转动。
当转动到乙图位置时,两边受力方向相反,且在同一直线上,线圈在平衡力作用下保持平衡而静止。
板书结论:〈3.通电线圈在磁场中受力转动,到平衡位置时静止。
〉
(4)讨论
①教材中的"想想议议"。
②小黑板上的题3:通电导体在磁场中受力而运动是消耗了______能,得到了______能。
3.小结:板书的四条结论。
4.作业(思考题):电动机就是根据通电线圈在磁场中受力而转动的道理工作的。
但实际制成电动机时,还有些问题需要我们解决,比如:通电线圈不能连续转动,而实际电动机要能连续转动,这个问题同学们先思考,下节我们研究。
(四)说明
1.受力方向与电流方向和磁感线方向垂直,这一点不能从实验直接得到(因为运动方向并不一定是受力方向),且与后面学习联系不大,本教案没讲这一点。
2.教案最后的思考题是为下面的学习作准备。