第3章第4节通电导线在磁场中受到的力.pptVIP

(4)安培力作为通电导体所受的外力参与受力分析，产生了 通电导体在磁场中的平衡、加速及做功问题，这类问题与力学 知识的联系很紧密，解题时把安培力等同于重力、弹力、摩擦 力等性质力；对物体进行受力分析时，注意安培力大小和方向 的确定；求解时注意运用力学中静力学、动力学及功和能等有 关知识，解决此类问题可以有效培养综合能力，必须引起重视． (5)为方便对问题的分析和便于列方程，在受力分析时先将 立体图画成截面图，即画成俯视图、剖面图或侧视图等．立体 图向截面图转化的过程中应注意摆正空间位置，先选好观察的 方向，再确定截面的方向． 【例 5】如图 3－4－13 所示，两平行光滑导轨相距为 L＝ 20 cm，金属棒 MN 的质量为 m＝10 g，电阻 R＝8 Ω，匀强磁场 的磁感应强度 B＝0.8 T，方向竖直向下，电源电动势 E＝10 V， 内阻 r＝1 Ω，当开关 S 闭合时，MN 恰好静止，求变阻器 R1 的 取值为多少？设θ＝45°，取 g＝10 m/s2. 图 3－4－13 图 3－4－14 解：MN 受力分析如图 3－4－14 所示，因 MN 静止，所以 有 mgsin θ＝BILcos θ ① 由闭合电路欧姆定律得 I＝ E R＋R1＋r ② 由①②并代入数据得 R1＝ BLE mgtan θ －R－r＝7 Ω. 【触类旁通】 7．如图 3－4－15 所示，在倾角为 37°的光滑斜面上有一根 长为 0.4 m，质量为 6×10－2 kg 的通电直导线，电流 I＝1 A，方 向垂直纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装 置放在磁感应强度每秒增加 0.4 T，方向竖直向上的磁场中，设 t＝0，B＝0，则需要多长时间斜面对导线的支持力为零？(取 g ＝10 m/s2) 图 3－4－15 4 通电导线在磁场中受到的力 1．安培力的方向 磁场 磁感线 电流 安培力 (1)安培力：通电导线在______中受的力称为安培力． (2)左手定则：伸出左手，使拇指与其余四个手指垂直，并 且都与手掌在同一平面内；让__________从手心进入，并使四 指指向________的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在 磁场中所受________的方向． 2．安培力的大小 (1)当 B 与 I 垂直时，安培力的大小 F＝________. (2)当 B 与 I 平行时，安培力的大小 F＝________. (3)当 B 与 I 成θ角时，安培力的大小 F＝_________，θ是 磁感应强度 B 的方向与导线方向的夹角． 3．磁电式电流表 (1)构造：________、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴等． (2)原理：通电线圈在磁场中受到_______________而偏转． 线圈偏转的角度越大，被测电流就_________________．根据线 圈_____________________，可以知道被测电流的方向． ILB 0 磁铁 安培力 越大 偏转的方向 ILBsin θ 知识点 1 安培力的方向 图 3－4－1 按照图 3－4－1 所示进行实验： (1)调换磁铁两极的位置来改变磁场方向，则导线的受力方 向________(填“改变”或“不改变”)． (2)改变导线中的电流方向，则导线的受力方向________(填 “改变”或“不改变”)． (3)结论：安培力的方向与磁场方向、电流方向________(填 “有关”或“无关”)，且安培力方向________于磁感线和通电 导线所在的平面． 改变 改变 有关 垂直 1．安培力方向的判断方法：左手定则． 伸出左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在 同一平面内；让磁感线从手心进入，并使四指指向电流的方向， 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． 2．判断安培力的方向时应注意以下几点 (1)安培力的方向总是垂直于磁场方向和电流方向所决定 的平面．在判断时首先确定磁场与电流所确定的平面，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)当电流方向与磁场方向不垂直时，安培力方向仍垂直于 电流与磁场所决定的平面，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． (3)注意区别安培力、电场力方向与场方向的关系，安培力 方向总与磁场方向垂直，而电场力方向与电场的方向平行． 3．电流间相互作用规律：同向电流相互吸引，异向电流相 互排斥． 【例 1】如选项所示的通电导线，在磁场中受力分析正确 的是( ) 解析：注意安培定则与左手定则的区分