4景泰二中《磁场对通电导线的作用力》.ppt

一、知识回顾 作业布置： 第94页1、2、3题。 注意:第2题第（2）中应画出四种情况图。 【例10】安培秤如图所示，它的一臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，它的下部悬在均匀磁场B内，下边一段长为L，它与B垂直。当线圈的导线中通有电流I时，调节右盘砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向，这时需要在左盘中加质量为m的砝码，才能使两臂再达到平衡。求磁感应强度B的大小。 例题11.已知北京地区地磁场的水平分量为3.0×10－5T.若北京市一高层建筑安装了高100m的金属杆作为避雷针，在某次雷雨天气中，某一时刻的向下的放电电流为105A，此时金属杆所受培力的方向和大小如何？ 指向东方 300N 例题12、物理学家法拉第在研究电磁学时，亲手做过许多实验。如图所示的实验就是著名的电磁旋转实验，这种现象是：如果载流导线附近只有磁铁的一个极，磁铁就会围绕导线旋转；反之，载流导线也会围绕单独的某一磁极旋转。这一装置实际上就成为最早的电动机。图中A是可动磁铁，B是固定导线，C是可动导线，D是固定磁铁。 逆时针 顺时针 图中黑色部分表示汞（磁铁和导线的下半部分都浸没在汞中），下部接在电源上。请你判断这时自上向下看，A将________转动和C将_______转动（填顺时针还是逆时针）。 例题13、如图，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为45°，金属棒MN的质量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为1T的匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为1Ω，为使MN处于静止状态，则电阻R应为多少？(其它电阻不计) θ N B G FN F安 例题14、如图，在磁感强度为2T的匀强磁场中,一与水平面成37度角的导电轨道上放一可移动的金属杆ab，电源电动势为ε=10伏,内阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg的杆与轨道间的摩擦因数 μ=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在什么范围内, 可使ab杆在轨道上保持静止?(杆与轨道的电阻不计) b * 如何描述磁场强弱？ 由此可知，当将长度为L电流为I的电流元IL,垂直放入磁感应强度为B的匀强磁场中，通电的导线必然受到磁场产生的作用力。 安培力 1、定义：磁场对通电导线(电流)的作用力称为磁场力,又称安培力，是为了纪念法国物理学家安培而命名的。 思考与讨论 在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？ × I 仔细观察以下四个演示实验，考虑电流方向、 磁场方向、导线所受安培力方向的关系： 演示实验一： 演示：通电导线在磁场中受到的力---安培力 I B F 一、安培力的方向 × I I 演示实验二： 在演示实验一的基础上, 保持磁极的位置（方 向）不变，改变电流的方向： F I B × I 演示实验三： 在演示实验一的基础上，保持电流的方向不 变，对调磁极的位置（方向）： F I B × I I 演示实验四： 在演示实验一的基础上，同时改变电流的方 向和对调磁极的位置（方向）： I B F I B I B I B I B 一、安培力的方向 左手定则: 伸开左手,使大拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内;让磁感线垂直穿过手心,并使四指指向电流的方向，这时大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. F F F F 注意： 安培力的方向既与电流方向垂直又与磁场的方向垂直， 即安培力方向垂直于电流 和磁场所决定的平面. B B I F B B I B F I B α α B B I α B I 判定以下通电导线所受安培力的方向 30° F I I I B B B F F F 问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用 用学过的知识画图分析判断 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。 结论: F F F 同向电流 F 反向电流 M N P Q M N M N P Q P Q （1） 在匀强磁场中，在通电直导线与磁场方向垂直的情况下，导线所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线的长度L三者的乘积。 问题:如果既不平行也不垂直呢？ 二、安培力的大小 即： F=ILB（最大） （2）平行时：F＝0（最小） B θ I I B 把磁感应强度B分解为两个分量： 一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ 另一分量与导线平行 B2=Bcosθ 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由B1决定 即F=ILB1 F=BILsinθ θ B2 B1 将B1=Bsinθ代入得 通电直导线与磁场方向不垂直的情况 B θ I 公式： F = B⊥IL=BILsinθ