3.4 通电导线在磁场中受到的力

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1、3.4通电导线在磁场中受到的力8/9/2021演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。通电导线在磁场中受到的力称为安培力一、安培力的方向IBF2、上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化FIBFIBIBF8/9/2021F、B、I方向关系BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面左手定则：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平面内;让磁感应线从掌心进入,并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就

2、是通电导线在磁场中所受安培力的方向遵循左手定则BIF示意图安培力方向既与电流方向垂直又与磁场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面8/9/2021FIBFIBααBBIFαBI判定以下通电导线所受安培力的方向30°FFIIIBBB8/9/2021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加以判断同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。结论:FFF同向电流F反向电流8/9/2021（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

3、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（2）平行时：F＝0BθI8/9/2021IB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=ILB1F=ILBsinθθB2B1将B1=Bsinθ代入得通电直导线与磁场方向不垂直的情况8/9/2021公式：F=ILBsinθθ表示磁场方向与电流方向间的夹角在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题:若B

4、与I不垂直时，F安与B和I方向关系可以概括为那句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？BIF8/9/20211．若磁场和电流成θ角时，如图3－4－4所法．图3－4－4二、对安培力大小计算公式的深刻理解8/9/2021可以将磁感应强度B正交分解成B⊥＝Bsinθ和B∥＝Bcosθ，而B∥对电流是没有作用的．F＝ILB⊥＝ILBsinθ，即F＝ILBsinθ.特别提醒：(1)公式F＝ILBsinθ中θ是B和I方向的夹角，不能盲目应用题目中所给的夹角，要根据具体情况进行分析．8/9/20212．公式F＝ILB中L指

5、的是可以理解为垂直于磁场方向的“有效长度”．3．弯曲导线的有效长度L，等于连接两端点直接的长度(如图3－4－3所示)；相应的电流沿L由始端向末端．图3－4－38/9/202100.02N水平向右0.02N垂直导线斜向左上方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，已知磁感应强度为1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30°IB8/9/2021三磁电式电流表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

6、铁芯（软铁制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.8/9/2021［问题］电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度.在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度B的大小是相等的.该磁场并非匀强磁场［问题］该磁场是否匀强磁场？［问题］该磁场的特点？8/9/20212、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

7、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。8/9/20212、磁场对电流的作用力与电流成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越大，线圈和指针偏转的角度也越大，因而根据指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之改变，指针的偏转方向也

8、发生变化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。表盘的刻度均匀，θ∝I8/9/2021三、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。8/9/2021四、安培力作用下的平衡问题1．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联系很紧密，解题时把安培力等