人教版《高中物理选修3—1》PPT课件 磁场对通电导线的作用力

向左摆动
4。利用平行电流相互作用分析法：同向平
行电流相互吸引，异向平行电流相互排斥。
两个电流总有作用到方向相同且靠 近的趋势。 自由
˙ ˙ ˙ ˙ ˙ ˙
×
F × F 固定
×
×
×
×
如图，质量分别为 mA>mB 的两环套在光 滑绝缘杆上，若同时通上同向电流 IA<IB,它们将如何运动
A
B
方法一：同向吸引、异向排斥 方法二：等效法（把环形电流等效成小磁针）
向里
I F N
F
S
N
F
S
向外
A、逆时针转动，同时向下运动
• 3。等效分析法：环形电流可等效为小磁针，条 形磁铁或小磁针也可以等效为环形电流，通电螺 线管可等效为多个环形电流或条形磁铁。 例：如图，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。当线圈内通入如图所示的 电流后，判断线圈如何运动？
课堂训练
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
（1）绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
有 _______( 有,无) 水平向右 方向 _______.
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
• 例.如图所示质量为m=50g的铜棒，长L＝10cm，用长 度均为L的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁 场中，磁感应强度B＝1/3T，通电后，棒向纸外偏转的 最大偏角θ＝37°，此铜棒中电流的大小为多少？
• 2。特殊位置法：根据通电导体在特殊位置所受 安培力的方向，判断其运动方向，然后推广到一 般位置。
例、如图所示，蹄形磁铁固定，通电直导线AB可自由 运动，当导线中通以图示方向的电流时，俯视导体， 导体AB将（AB的重力不计） A B A、逆时针转动，同时向下运动 B、顺时针转动，同时向下运动 N S C、顺时针转动，同时向上运动 D、逆时针转动，同时向上运动
三.安培力作用下通电导线或线圈的运动方向
• （一）直接判断：先分析导线或线圈所在位 置的磁感线情况，然后根据左手定则判定安 培力的方向，再进行分析：
a
F
b F
平行通电直导线之间的相互作用 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 相吸
电流方向相反时 相斥
同向吸引、异向排斥
随线圈转动的角度增 大而增大，当这种阻 碍力矩和安培力产生 的使线圈转动的力矩 相平衡时，线圈停止 转动。
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，容易烧坏。
3、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的 最主要特性。
B F
B
F
F
B
B B
E
E
F B B
×
×
F
• 例、如图所示，金属杆ab 的质量为m，长为L，通过 的电流为I，处在磁感应强 度为B的匀强磁场中，结果 ab静止在水平导轨上。若 磁场方向与水平导轨成θ角， 求： • （1）棒ab受到的摩擦力； • （2）棒对导轨的压力。
磁场对通电导线的作用力
——安培力
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一.安培力的方向
左手定则:
N
伸开左手，使拇指与其余四个 手指垂直，并且都与手掌在同 一个平面内；让磁感线从掌心 进入，并使四指指向电流方向， 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。
S
注意：安培力的方向既垂直于 电流方向又垂直于磁场方向， 即安培力垂直电流和磁场所确 定的平面
B a θ b
练习：如图在条形磁铁N极处 悬挂一个线圈，当线圈中通 有逆时针方向的电流时，线 圈将向哪个方向偏转？
N
从上向下看逆时针转动的 同时向左摆动
练习3 ：如图所示，固定螺线管M右侧有一正方形线
框abcd，线框内通有恒定电流，其流向为abcd，当闭 合开关S后，线框运动情况应为…………（ A ） A．ab向外，cd向里转动且向M靠拢 B．ab向里，cd向外转动且远离M C．ad向外，bc向里转动且向M靠拢 D．ad向里，bc向外转动且远离M
B θ F T θ
mg
例：在倾斜角为θ的光滑斜面上,置一通
有电流I,长为L,质 量为m的导 体棒，如 图所示,在竖直向上的磁场中静止，则 磁感应强度B为 _________.
B
N
×
θ mg
F
引申1：欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度B
的最小值为________, 方向________. mgsinθ=BIL θ B N
一.安培力的方向
例1：确定图中安培力的方向。
F
I B
I
B
I
F
●
I
B
F
F B
垂直纸面向外
例2、垂直放在磁场中的通电导线如图放置，并 已标明电流强度、磁感应强度、安培力三个量 中的其中两个物理量的方向，试标出第三个物 理量的方向 F F F I B ╳ I B B F
B
例3、画出各图中安培力的方向
θ
B
F＝ILB
F＝ILB
F＝ILB
F=ILB sinθ
对公式的理解： F＝BIL
★只适用匀强磁场
★不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关
★L是有效长度，不一定是导线实际长度 1.I与B不垂直，分解B或把L朝垂直B方向投影 2.导线不是直线，找导线的有效长度 （首尾连接的直线）
I I B
θ
θ
B
B
R I B
F
IB B
F
I
B
F
B
F
I
F
I

B

I
二.安培力的大小
1.当电流和磁场垂直时
F＝ILB
2.当电流和磁场平行时
F＝0
3.当电流和磁场夹角θ时 F=ILB sinθ
B Bsinθ θ
I
Bcosθ
B
二.安培力的大小
设下图中磁感应强度为B，电流强度I，导线长度 L，求安培力大小
I
B B I I B
I
θ
F
X
θ G B θ
F
X
B=mgsinθ/IL
引申2：欲使它静止在斜面上,且对斜面无压
力, 外加磁场的磁感应强度B的最小值为 _________, 方向________. mg=BIL B=mg/IL
三、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯（软铁制成）。 最基本的是磁铁和线圈。
铁芯、线圈和指针是
一个整体可以转动。
2、电流表的工作原理
1、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，当 电流通过线圈时线圈上跟铁轴平行的两边都要受到安培力， 这两个力产生的力矩使线圈发生转到，线圈转动使螺旋弹 簧被扭动，产生一个阻碍线圈转动的力矩，其 大小