安培力 电流表的工作原理

二、安培力方向的判定----左手定则 安培力方向的判定----左手定则 ---1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、 1.通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、 通电导线所受的安培力方向和磁场 电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定. 安培力F的方向总是垂直于磁感线与通电导线 2.安培力 的方向总是垂直于磁感线与通电导线 构成的平面，既与磁场的方向垂直， 构成的平面，既与磁场的方向垂直，又与电流方向垂 直，但磁场方向与电流方向不一定垂直
例6：如图11-2-8所示，条形磁铁放在水平桌面上，在 如图1111 所示，条形磁铁放在水平桌面上， 其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直， 其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导 线通以垂直纸面向外的电流， 线通以垂直纸面向外的电流，则 ( A ) A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用； A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用； 磁铁对桌面压力减小 B.磁铁对桌面压力减小， B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力减小 C.磁铁对桌面压力增大， C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力增大 D.磁铁对桌面压力增大， D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的摩擦力作用 磁铁对桌面压力增大 【题后小结】 题后小结】 本题步骤： 本题步骤： 先确定电流所在位置的磁场， 1、先确定电流所在位置的磁场， 2、再分析其受力 3、最终要根据相互作用的原理以确定 磁体的受力得出最终结果. 磁体的受力得出最终结果.
例2．如图3′-11所示，在条形磁铁N极附近悬挂一个 如图3′-11所示，在条形磁铁N 3′ 所示 圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内， 圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一平面内，当线圈中电流 沿图示的方向流动时，将会出现下列哪种情况？ 沿图示的方向流动时，将会出现下列哪种情况？( C ) A．线圈向磁铁平移； 线圈向磁铁平移； B．线圈远离磁铁平移； 线圈远离磁铁平移； C．从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁； 从上往下看，线圈顺时针转动，同时靠近磁铁； D．从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁． 从上往下看，线圈逆时针转动，同时靠近磁铁．
三、判断安培力作用下物体运动情况的方法
1、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流，用左 、电流元法：即把整段电流等效为多段直线电流， 手定则判出每微段安培力的方向， 手定则判出每微段安培力的方向，最后确定运动方向 2、特殊位置法：把电流或磁铁拉到一个便于分析的特殊 、特殊位置法： 位置后再判断所受安培力的方向， 位置后再判断所受安培力的方向，从而确定运动方向 3、等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁， 、等效法：将环形电流和通电螺线管等效成条形磁铁， 或将条形磁铁等效成环形电流或通电螺线管。 或将条形磁铁等效成环形电流或通电螺线管。通电螺线 管也可以等效成很多匝的环形电流来分析
§41 安培力
考点及要求： 考点及要求
电流表的工作原理
磁电式电表原理。 1、 磁电式电表原理。（Ⅰ） 磁场对通电直导线的作用、安培力、左手定则。 2、 磁场对通电直导线的作用、安培力、左手定则。（Ⅱ） 说明： 说明： 只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力。 只要求掌握直导线跟B平行或垂直两种情况下的安培力。
(2)若磁场方向垂直斜面向下， (2)若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止在 若磁场方向垂直斜面向下 导轨上，必须通以多大的电流。 导轨上，必须通以多大的电流。 ( 12A )
例8：如图11-2-6所示，在同一水平面上的两导轨相 如图11所示， 11 互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中， 互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为 3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上， 2m的金属棒放在导轨上 3.6kg，有效长度为2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中 的电流为5A 5A时 金属棒做匀速运动； 的电流为5A时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流 增加到8A 8A时 金属棒的加速度为2m/s 增加到8A时，金属棒的加速度为2m/s2，求磁场的磁感强 度.
例6：如图11-2-7所示，把一重力不计的通电导线水平放在 如图11所示， 11 蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动， 蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示 方向电流I 导线的运动情况是(从上往下看) 方向电流I时，导线的运动情况是(从上往下看) ( A ) A.顺时针方向转动，同时下降； A.顺时针方向转动，同时下降； 顺时针方向转动 B.顺时针方向转动，同时上升； B.顺时针方向转动，同时上升； 顺时针方向转动 C.逆时针方向转动，同时下降； C.逆时针方向转动，同时下降； 逆时针方向转动 D.逆时针方向转动，同时上升； D.逆时针方向转动，同时上升； 逆时针方向转动 【题后小结】定性判断通电导线 题后小结】 或线圈在安培力作用下的运动问题： 或线圈在安培力作用下的运动问题： 主要方法：(1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法； 主要方法：(1)电流元法；(2)特殊位置法；(3)等效法； 电流元法 特殊位置法 等效法 (4)利用结论法 利用结论法； (4)利用结论法；
例11．两根相距L=1m的光滑平行导线左端接有电 11．两根相距L=1m的光滑平行导线左端接有电 L=1m 右端连接着半径R=0.5m的光滑圆弧形导轨，， R=0.5m的光滑圆弧形导轨，，在 源，右端连接着半径R=0.5m的光滑圆弧形导轨，，在 导轨上搁置一根质量m=1Kg的金属棒， m=1Kg的金属棒 导轨上搁置一根质量m=1Kg的金属棒，整个装置处于 竖直向上，磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中， B=0.1T的匀强磁场中 竖直向上，磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中，当在棒 中通以如图所示方向的瞬时电流时， 中通以如图所示方向的瞬时电流时，金属棒受到安培 力作用从静止起向右滑动，刚好能到达轨道的最高点， 力作用从静止起向右滑动，刚好能到达轨道的最高点， 求通电过程中通过金属棒的电量。 求通电过程中通过金属棒的电量。
一、安培力
1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力. 安培力 【说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用， 说明】磁场对通电导线中定向移动的电荷有力的作用， 磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力. 磁场对这些定向移动电荷作用力的宏观表现即为安培力. 2.安培力大小的计算公式： 2.安培力大小的计算公式： 安培力大小的计算公式 F=BILsinθ 为电流I F=BILsinθ； θ为电流I与磁感应强度的夹角 3.安培力公式的适用条件 安培力公式的适用条件； 3.安培力公式的适用条件； ①一般只适用于匀强磁场； 一般只适用于匀强磁场； ③L为导线的有效长度， 为导线的有效长度， ②导线垂直于磁场； 导线垂直于磁场；
极附近悬挂一个线圈， 例 3：如图在条形磁铁 极附近悬挂一个线圈， 当线圈 ： 如图在条形磁铁N极附近悬挂一个线圈 中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？ 中通有逆时针方向的电流时，线圈将向哪个方向偏转？
S
N
解 ： 用 “ 同向电流互相吸引，反向电流互相排斥”最简单： 同向电流互相吸引 ， 反向电流互相排斥” 最简单： 条形磁铁的等效螺线管的电流在正面是向下的， 条形磁铁的等效螺线管பைடு நூலகம்电流在正面是向下的 ， 与线圈中 的电流方向相反，互相排斥， 的电流方向相反 ， 互相排斥 ， 而左边的线圈匝数多所以线 圈向右偏转。 本题如果用“同名磁极相斥， 圈向右偏转 。 （ 本题如果用 “ 同名磁极相斥 ， 异名磁极相 将出现判断错误， 吸 ” 将出现判断错误 ， 因为那只适用于线圈位于磁铁外部 的情况。 的情况。）
例5.如图11-2-4所示，给一根松弛的导体线圈 5.如图11所示， 如图11 中通上电流，线圈将会(A) 中通上电流，线圈将会(A) A.纵向收缩，径向膨胀 B.纵向伸长，径向膨胀 A.纵向收缩， B.纵向伸长， 纵向收缩 纵向伸长 C.纵向伸长， D.纵向收缩 纵向收缩， C.纵向伸长，径向收缩 D.纵向收缩，径向收缩 纵向伸长
B=1.2T
例9：根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制 根据磁场对电流会产生作用力的原理， 出一种新型的发射炮弹的装置——电磁炮，其原理如图11电磁炮， 11出一种新型的发射炮弹的装置 电磁炮 其原理如图11 所示，把待发射的炮弹(导体) 2-9所示，把待发射的炮弹(导体)放置在强磁场中的两平行 导轨上，给导轨通入大电流， 导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在 磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去， 磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试 判断图中炮弹的受力方向， 判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射 速度，理论上可怎么办? 速度，理论上可怎么办?
v =
2 BILs m
例10：如图11-2-10所示，两根平行光滑轨道 10：如图11- 10所示， 11 所示 水平放置，相互间隔d=0.1m 质量为m=3g d=0.1m， m=3g的金属棒 水平放置，相互间隔d=0.1m，质量为m=3g的金属棒 置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T 方向竖直向下， B=0.1T， 置于轨道一端.匀强磁场B=0.1T，方向竖直向下， 轨道平面距地面高度h=0.8m 当接通开关S h=0.8m， 轨道平面距地面高度h=0.8m，当接通开关S时，金 属棒由于受磁场力作用而被水平抛出， 属棒由于受磁场力作用而被水平抛出，落地点水平 距离s=2m 求接通S瞬间，通过金属棒的电量. s=2m， 距离s=2m，求接通S瞬间，通过金属棒的电量.
四、电流表的工作原理
1、磁电式电表的构造： 、磁电式电表的构造： 磁场、螺线弹簧、线圈(连指针刻度等 磁场、螺线弹簧、线圈 连指针刻度等) 连指针刻度等 2、蹄形磁铁和铁芯是辐向均匀分布的 、 3、电流表的刻度是均匀的 、 磁场对电流的作用力跟电流成正比 指针偏转的角度也与电流成正比
例1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法， 1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法， 下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法 正确的有 ( A B ) A.安培力的方向与磁场方向垂直， A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直 安培力的方向与磁场方向垂直 B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大， B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此 若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大 时导线必与磁场方向垂直 C.若导线受到的磁场力为0 C.若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度必为 若导线受到的磁场力为 0 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关
例4.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图11-2-2 4.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图11一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图11 所示的匀强强场中， 所示的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重 欲使悬线中张力变为0 力，欲使悬线中张力变为0，可采用的方法是 C ) ( A A.保持原磁场不变， A.保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变 保持原磁场不变 B.使电流反向， B.使电流反向，并适当减弱磁场 使电流反向 C.电流大小、方向不变， C.电流大小、方向不变，适当增强磁场 电流大小 D.使磁场反向， D.使磁场反向，适当增大电流并反向 使磁场反向
例7：如图11-2-5(a)，相距20cm的两根光滑平行铜导轨， 如图11- 5(a)，相距20cm的两根光滑平行铜导轨， 11 20cm的两根光滑平行铜导轨 导轨平面倾角为a=37 上面放着质量为80g的金属杆ab 80g的金属杆ab， 导轨平面倾角为a=370，上面放着质量为80g的金属杆ab，整个 装置放在B=0.2T的匀强磁场中. B=0.2T的匀强磁场中 装置放在B=0.2T的匀强磁场中. (1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上， (1)若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上， 若磁场方向竖直向下 必须通以多大的电流. 必须通以多大的电流. ( 15A )