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1、4、磁场对通电导线的作用力安培力:通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向注意:若电流方向和磁场方向垂直,则磁场力的方向、电流方向、磁场方向三者互相垂直;若电流方向和磁场方向不垂直,则磁场力的方向仍垂直于电流方向,也同时垂直于磁场方向,也就是说,安培力的方向总是垂直于磁感线和通电导线所在的平面.IBFIBFIFBααBBIFαBI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。在什么情况下两条导线相互吸引,什么情况下相互排斥?请你运用学过的知识进行讨论IIFF分析:电流方向相反电流方向相同II
2、问题: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二、安培力的大小: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。即:F=ILB通电直导线不与磁场方向垂直?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,将B1=Bsinθ代入得:F=ILBsinθIBB2B1θ1、分析受到的安培
3、力时,要善于把立体图,改画成易于分析受力的平面图形2、注意磁场和电流的方向是否垂直二、应用安培力应注意的问题bBa.FF=BIL.BFB.F=BIL×bBa×BFBBBB×BF1.画出导线所在处的磁场方向2.确定电流方向3.根据左手定则确定受安培力的方向4.根据受力情况判断运动情况三、判断通电导线在安培力作用下的运动方向问题自由固定FF˙××××××˙˙˙˙˙同向相吸异向相斥NSIFFNSF先对导线进行受力分析,画出导线的受力平面图,然后依照F合=0,F合=ma,列出相应的方程四、处理导线受到安培力的一般思路
4、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_________.Xθ解:静止于斜面说明受力平衡NXθmgFθF=mgtgθ=BILB=mgtgθ/IL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________.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________.XθGNFθBmgsinθ=BILB=mgsinθ/ILmg=BIL
5、B=mg/ILXθGFBNSF(1)绳子拉力_______(变大,变小,不变)(2)桌面对磁铁的支持力_______(3)桌面对磁铁的摩擦力________(有,无).变大变小无NSF桌面对磁铁的摩擦力_______(有,无)方向_______.有水平向右巩固练习1、F′2、如图所示: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,轨道上放一可移动的金属杆ab,电源电动势为£=10伏,内阻r=1欧,ab长L=0.5m,质量m为0.2kg,杆与轨道间的摩擦因数u=0.1,求接在轨道中的可变电阻R在
6、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)bGFNf(1)摩擦力沿斜面向上:mgsinθ=Fcosθ+fN=mgcosθ+Fsinθf=uNθθ(2)摩擦力沿斜面向下mgsinθ+f=FcosθN=mgcosθ+Fsinθf=uNF=(mgsinθ+umgcosθ)/(cosθ-usinθ)F=(mgsinθ-umgcosθ)/(cosθ+usinθ)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。3、满偏电流Ig,内阻Rg反映了电流表的最主要特性。三、磁电式
7、电流表1、电流表的构造如图所示是电流表的构造图,在一个很强的蹄形磁铁的两极间有一个固定的圆柱形铁芯,铁芯外面套有一个可以转动的铝框,铝框上绕有线圈,铝框的转轴上装有两个螺旋弹簧和一个指针,线圈的两端分别接在这个螺旋弹簧上,被测电流通过弹簧流入线圈。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
8、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。2、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。例1、如图