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1、通电导线在磁场中受力第1页，本讲稿共17页一、知识回顾一、知识回顾如何描述磁场强弱？如何描述磁场强弱？第2页，本讲稿共17页安培力安培力(Ampere force)的方向的方向1 1 1 1、定义定义定义定义：磁场对电流的作用力称为安培力，是：磁场对电流的作用力称为安培力，是：磁场对电流的作用力称为安培力，是：磁场对电流的作用力称为安培力，是为了纪念安培而命名的。为了纪念安培而命名的。为了纪念安培而命名的。为了纪念安培而命名的。实验表明实验表明实验表明实验表明：通电导体在磁场中受力方向与电流方：通电导体在磁场中受力方向与电流方：通电导体在磁场中受力方向与电流方：通电导体在磁场中受力方向与电流方
2、向和磁场方向有关。向和磁场方向有关。向和磁场方向有关。向和磁场方向有关。思考与讨论思考与讨论 在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受在电场中，电场强度的方向就是正电荷所受在电场中，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，磁感应强度的电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的电场力的方向。那么，在磁场中，磁感应强度的电场力的方向。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？方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？方向是不是通电导体在磁场中的受力方向呢？第3页，本讲稿共17页实验
3、结果分析实验结果分析试画出下述两实验结果的正视图：试画出下述两实验结果的正视图：B BB BI I I IF FI I I IF F第4页，本讲稿共17页F、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场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面平面左手定则：伸开左手伸开左手,使拇指与其余四使拇指与其余四个手指垂直个手指垂直,并且都与手掌在同一平面并且都与手掌在同一平面内内;让磁感应线从掌心进入让磁感应线从掌心进入,并使四指指并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁
4、场中所受安培力的方向是通电导线在磁场中所受安培力的方向遵循左手定则BIF示意图再次提醒：一定要使用左手！再次提醒：一定要使用左手！第5页，本讲稿共17页FIBFIBBIFB30FFIIBB二、安培力方向的判断二、安培力方向的判断第6页，本讲稿共17页问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场发生相互作用生相互作用 请使用刚学过的知识解释本实验结果。请使用刚学过的知识解释本实验结果。同向电流相互吸引。同向电流相互吸引。反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论:FFF同向电流F反向电流第7页，本讲稿共17页（1 1）在在匀强磁场匀强磁
5、场中，在通电直导线与磁场方向中，在通电直导线与磁场方向垂直垂直的情的情况下，导线所受安培力况下，导线所受安培力F F等于磁感应强度等于磁感应强度B B、电流、电流I I和导线的和导线的长度长度L L三者的乘积。三者的乘积。问题问题:如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？即：即：（2 2）平行时：）平行时：B BI三、安培力的大小三、安培力的大小第8页，本讲稿共17页IB B把磁感应强度把磁感应强度B B分解为两个分量：分解为两个分量：一个分量与导线垂直一个分量与导线垂直 B B1 1=Bsin=Bsin另一分量与导线平行另一分量与导线平行 B B2 2=Bcos=Bcos平行于导线的
6、分量平行于导线的分量B B2 2不对通电导线产生作用力，通电不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由导线所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB B2 2B B1 1将将B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得通电直导线与磁场方向通电直导线与磁场方向不垂直不垂直的情况的情况三、安培力的大小三、安培力的大小第9页，本讲稿共17页公式：公式：F=ILBsinF=ILBsin表示磁场方向与电流方向间的夹角表示磁场方向与电流方向间的夹角 注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场注：在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题问题1:1:若若B
7、 B与与I I不垂直时，不垂直时，F F安安与与B B和和I I方向关系可以概括为方向关系可以概括为哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？哪句话？这时左手定则对磁感应线有何要求？三、安培力的大小三、安培力的大小结论：结论：F F一定与一定与B B垂直，一定与垂直，一定与I I垂直。但垂直。但B B与与I I不一定垂直。不一定垂直。问题2：F、B、I一定两两垂直吗？第10页，本讲稿共17页L LF=BF=BI IL LF=BF=BI IL L中的中的L L为有效长度为有效长度L LL LL L思考与讨论思考与讨论试指出下述各图中的安培力的大小。试指出下述各图中的安培力的大小。第11页，本讲稿共
8、17页例题：例题：如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒如图所示，在匀强磁场中用两根柔软的细线将金属棒abab悬挂在水平位置上，金属棒中通入由悬挂在水平位置上，金属棒中通入由a a到到b b的稳定电流的稳定电流I I，这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为这时两根细线被拉紧，现要想使两根细线对金属棒拉力变为零，可采用哪些方法：零，可采用哪些方法：()（A）适当增大电流）适当增大电流I （B）将电流反向并适当改变大小）将电流反向并适当改变大小（C）适当增大磁场）适当增大磁场（D）将磁场反向并适当改变大小）将磁场反向并适当改变大小ACabI第12页，本讲稿共17页0 00.0
9、2N0.02N水平向右水平向右0.02N0.02N垂直导线，垂直导线，斜向左上方斜向左上方将长度为将长度为20cm20cm、通有、通有0.1A0.1A电流的直导线放入一匀强磁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，已知磁感应强度为场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IBGGLX GGLX 巩固练习巩固练习第13页，本讲稿共17页1 1、磁电式电流表的构造、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）靴（软铁制成）、螺旋
10、弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。制成）。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。.四、磁电式电流表四、磁电式电流表第14页，本讲稿共17页 电流表构造中最大电流表构造中最大的特点就是在蹄形磁铁的特点就是在蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀和铁芯间的磁场是均匀地辐向分布的（即沿直地辐向分布的（即沿直径方向分布），如图所径方向分布），如图所示。示。这样的构造使得线框这样的构造使得线框在转动过程中，其平面始在转动过程中，其平面始终与磁场平行，即受到安终与磁场平行，即受到安培力的线框中的两边始终培力的线框中的两边始终与磁场垂直。与磁场垂直
11、。电流表的构造电流表的构造第15页，本讲稿共17页电流表的工作原理电流表的工作原理 如图所示，当电如图所示，当电流通过线圈时，线圈上流通过线圈时，线圈上跟轴线平行的两边在安跟轴线平行的两边在安培力作用下，使线圈绕培力作用下，使线圈绕轴线转动，从而使螺旋轴线转动，从而使螺旋弹簧被扭动。当安培力弹簧被扭动。当安培力产生的力矩和弹簧的扭产生的力矩和弹簧的扭转力矩相平衡时，线圈转力矩相平衡时，线圈才停止转动。才停止转动。第16页，本讲稿共17页 由于安培力与电流成正由于安培力与电流成正由于安培力与电流成正由于安培力与电流成正比，当线圈中流入的电流越大时，比，当线圈中流入的电流越大时，比，当线圈中流入的
12、电流越大时，比，当线圈中流入的电流越大时，线圈上产生的安培力越大，线圈线圈上产生的安培力越大，线圈线圈上产生的安培力越大，线圈线圈上产生的安培力越大，线圈和指针转过的角度也越大。因此，和指针转过的角度也越大。因此，和指针转过的角度也越大。因此，和指针转过的角度也越大。因此，根据指针偏转角度的大小，可以根据指针偏转角度的大小，可以根据指针偏转角度的大小，可以根据指针偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。知道被测电流的强弱。知道被测电流的强弱。知道被测电流的强弱。由左手定则可知，当流入由左手定则可知，当流入由左手定则可知，当流入由左手定则可知，当流入线圈中的电流方向改变时，线圈线圈中的电流方向改
13、变时，线圈线圈中的电流方向改变时，线圈线圈中的电流方向改变时，线圈上产生的安培力的方向也改变，上产生的安培力的方向也改变，上产生的安培力的方向也改变，上产生的安培力的方向也改变，从而使线圈和指针偏转的方向也从而使线圈和指针偏转的方向也从而使线圈和指针偏转的方向也从而使线圈和指针偏转的方向也改变。所以，根据指针偏转的方改变。所以，根据指针偏转的方改变。所以，根据指针偏转的方改变。所以，根据指针偏转的方向，可以知道被测电流的方向。向，可以知道被测电流的方向。向，可以知道被测电流的方向。向，可以知道被测电流的方向。电流表的工作原理电流表的工作原理=NB=NBI IS/kS/k第17页，本讲稿共17页