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1、关于磁场对电流的作用(2)第一页，本课件共有32页 一、安培力一、安培力 1.安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培安培力：通电导线在磁场中受到的作用力叫安培力力.2.安培力的计算公式：安培力的计算公式：F=BILsin 3.安培力公式的适用条件安培力公式的适用条件:一般只适用于一般只适用于匀强匀强磁场；磁场；L为导线的为导线的有效有效长度长度（导线两端点所连直线的长度导线两端点所连直线的长度）安培力的安培力的作用点作用点为磁场中通电导体的为磁场中通电导体的几何中心几何中心；根据力的根据力的相互作用相互作用原理，如果是磁体对通电导体有力原理，如果是磁体对通电导体有力的作用，则通电导体对磁体
2、有反作用力的作用，则通电导体对磁体有反作用力.第二页，本课件共有32页 二、左手定则二、左手定则1.通电导线所受的安培力方向和磁场通电导线所受的安培力方向和磁场B的方向、电流的方向、电流方向之间的关系，可以用左手定则来判定方向之间的关系，可以用左手定则来判定.BBI F BB2.安培力安培力F的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线的方向既与磁场方向垂直，又与通电导线方向垂直，即方向垂直，即F总是垂直于磁场与导线所决定的平总是垂直于磁场与导线所决定的平面面.但但B与与I的方向不一定垂直的方向不一定垂直.第三页，本课件共有32页1.下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法，正下列关于通电直导线在
3、匀强磁场中受安培力的说法，正确的有确的有()A.安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方安培力的方向与磁场方向垂直，同时又与电流方向垂直向垂直 B.若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最若某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大，此时导线必与磁场方向垂直大，此时导线必与磁场方向垂直 C.若导线受到的磁场力为若导线受到的磁场力为0，导线所在处的磁感应强度，导线所在处的磁感应强度必为必为0 D.安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关安培力的大小只跟磁场的强弱和电流有关AB第四页，本课件共有32页 2.一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强强一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示
4、的匀强强场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线中场中，此时悬线中的张力大小小于铜棒的重力，欲使悬线中张力变为张力变为0，可采用的方法是，可采用的方法是()A.保持原磁场不变，适当增大保持原磁场不变，适当增大电流且方向不变电流且方向不变 B.使电流反向，并适当减弱磁使电流反向，并适当减弱磁场场 C.电流大小、方向不变，适当增电流大小、方向不变，适当增强磁场强磁场 D.使磁场反向，适当增大电流使磁场反向，适当增大电流并反向并反向ACD第五页，本课件共有32页 3、画出图中通电导线棒、画出图中通电导线棒ab所受的各个力的方向所受的各个力的方向(在方框中画在方框中画).若导线长为若导线长为
5、L，通过电流为，通过电流为I，磁感应，磁感应强度为强度为B，写出安培力的大小，写出安培力的大小(摩擦不计摩擦不计).第六页，本课件共有32页 4、如图所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线、如图所示，给一根松弛的导体线圈中通上电流，线圈将会圈将会 ()A、纵向收缩，径向膨胀、纵向收缩，径向膨胀 B、纵向伸长，径向膨胀、纵向伸长，径向膨胀 C、纵向伸长，径向、纵向伸长，径向 D、纵向收缩，径向收缩、纵向收缩，径向收缩A第七页，本课件共有32页5.5.如图所示，金属杆如图所示，金属杆如图所示，金属杆如图所示，金属杆abab质量为质量为质量为质量为mm，长为，长为，长为，长为L L，通过的电流，通
6、过的电流，通过的电流，通过的电流为为为为I I，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为，处在磁感应强度为B B的匀强磁场中，结果的匀强磁场中，结果的匀强磁场中，结果的匀强磁场中，结果abab静止且静止且静止且静止且紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成紧压于水平导轨上。若磁场方向与导轨平面成 角，求：角，求：角，求：角，求：（1 1）棒）棒）棒）棒abab受到的摩擦力；（受到的摩擦力；（受到的摩擦力；（受到的摩擦力；（2 2）棒对导轨的压力。）棒对导轨的压力。）棒对导轨的压力。）棒对导轨的压力。第八
7、页，本课件共有32页BF安安MgfF2F1 解：画其解：画其截面截面图，如图所示，图，如图所示，N由受力平衡可得：由受力平衡可得：沿水平方向：沿水平方向：F1=f沿竖直方向：沿竖直方向：F2+N=Mg即即:BILsin =f BILcos+N=mg解得摩擦力解得摩擦力f=BILsin 导轨对棒的支持力导轨对棒的支持力N=mg-BILcos由牛顿第三定律棒对导轨的压力也为由牛顿第三定律棒对导轨的压力也为mg-BILcos第九页，本课件共有32页6.如图，相距如图，相距20cm的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角的两根光滑平行铜导轨，导轨平面倾角为为a=370，上面放着质量为，上面放着质量为80g的
8、金属杆的金属杆ab，整个装置放，整个装置放在在B=0.2T的匀强磁场中的匀强磁场中.(1)若磁场方向竖直向下，若磁场方向竖直向下，要使金属杆静止在导轨上，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大的电流必须通以多大的电流.(2)若磁场方向垂直斜若磁场方向垂直斜面向下，要使金属杆静止面向下，要使金属杆静止在导轨上，必须通以多大在导轨上，必须通以多大的电流。的电流。第十页，本课件共有32页【解析解析】此类问题的共性是先画出侧视图，并进行此类问题的共性是先画出侧视图，并进行受力分析受力分析.如图所示由平衡条件得如图所示由平衡条件得(1)F=BIL=mgtanaI=mgtana/BL=15A(2)当磁场垂直
9、斜面向当磁场垂直斜面向下时下时F=BIL=mgsinaI=mgsina/BL=12A第十一页，本课件共有32页 1 1、F F、B B、I I三个物理量方向的判断三个物理量方向的判断 在下列所示的各图中，通电导线在磁场中的磁感强度在下列所示的各图中，通电导线在磁场中的磁感强度B B、电流、电流I I、磁场力、磁场力F F三个相关物理量中，已知其中两个物三个相关物理量中，已知其中两个物理量的方向，在图中标出第三个物理量的方向。理量的方向，在图中标出第三个物理量的方向。二、安培力在理论分析中的应用二、安培力在理论分析中的应用第十二页，本课件共有32页7.7.如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行
10、，并处在如图所示，在同一水平面上的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，一根质量为竖直向上的匀强磁场中，一根质量为3.6kg3.6kg，有效长度为，有效长度为2m2m的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为的金属棒放在导轨上，当金属棒中的电流为5A5A时，金属时，金属棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到棒做匀速运动；当金属棒中的电流增加到8A8A时，金属棒的时，金属棒的加速度为加速度为2m/s2m/s2 2，求磁场的磁感强度，求磁场的磁感强度.第十三页，本课件共有32页 此题中电流的方向对结果并不影响，可假设，如图所此题中电流的方向对结果并不影响，可假设，如图所示为其侧面受力图：两种情况受
11、力方向是相同的示为其侧面受力图：两种情况受力方向是相同的.初态时有初态时有F合合=F1-mg=0 末态时有末态时有F合合=F2-mg=ma 且且F1=BI1L、F2=BI2L 联立方程解得联立方程解得B=1.2T第十四页，本课件共有32页如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁如图所示，把轻质导线圈用细线挂在磁铁N N极附极附近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的近，磁铁的轴线穿过线圈的圆心且垂直于线圈的平面，当线圈内通以如图所示的方向的电流时，平面，当线圈内通以如图所示的方向的电流时，线圈将怎样运动？线圈将怎样运动？8.8.判断物体在安培力作用下的运动判断物体在安培力作用下的运动 第十五页，
12、本课件共有32页9.两根直导线相互垂直且靠近，但不接触，两根直导线相互垂直且靠近，但不接触，通以如图中所示的电流，现固定导线通以如图中所示的电流，现固定导线ABAB，试，试讨论讨论CDCD导线受力运动的情况。导线受力运动的情况。第十六页，本课件共有32页 【例例】如图所示，把一重力不计的通电导线水平如图所示，把一重力不计的通电导线水平放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当放在蹄形磁铁磁极的正上方，导线可以自由转动，当导线通入图示方向电流导线通入图示方向电流I时，导线的运动情况是时，导线的运动情况是(从上往从上往下看下看)()A.顺时针方向转动，同时下降；顺时针方向转动，同时下降；B.顺
13、时针方向转动，同时上升；顺时针方向转动，同时上升；C.逆时针方向转动，同时下降；逆时针方向转动，同时下降；D.逆时针方向转动，同时上升。逆时针方向转动，同时上升。A第十七页，本课件共有32页 【解析解析】本题主要用电流元法和特殊位置法，即在本题主要用电流元法和特殊位置法，即在N、S上方，均在电流上选取一段微小电流，分析其上方，均在电流上选取一段微小电流，分析其受力，以确定导线的转动，再将电流转到特殊位置受力，以确定导线的转动，再将电流转到特殊位置时再确定其平动时再确定其平动.【解题回顾解题回顾】定性判断通电导线或线圈在安培力定性判断通电导线或线圈在安培力作用下的运动问题：作用下的运动问题：主要
14、方法：主要方法：(1)电流元法；电流元法；(2)特殊位置法；特殊位置法；(3)等效等效法；法；(4)利用结论法；利用结论法；能力能力思维思维方法方法第十八页，本课件共有32页总结：常用方法有以下四种总结：常用方法有以下四种 1 1、电流元受力分析法：电流元受力分析法：即把整段电流等效为即把整段电流等效为很多段直流电流元，先用左手定则判断出每小段电很多段直流电流元，先用左手定则判断出每小段电流元受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力流元受安培力方向，从而判断出整段电流所受合力方向，最后确定运动方向。方向，最后确定运动方向。2 2、特殊值分析法：特殊值分析法：把电流或磁铁转到一个把电流或磁铁转到
15、一个便于分析的特殊位置（如转便于分析的特殊位置（如转9090度）后再判断所度）后再判断所受安培力方向，从而确定运动方向。受安培力方向，从而确定运动方向。3 3、等效分析法：等效分析法：环形电流可以等效成条形磁环形电流可以等效成条形磁铁，条形磁铁也可以等效成环形电流、通电螺线管铁，条形磁铁也可以等效成环形电流、通电螺线管可等效成很多的环形电流来分析。可等效成很多的环形电流来分析。第十九页，本课件共有32页4 4、推论分析法：推论分析法：（1 1）两电流相互平行时无转）两电流相互平行时无转动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排动趋势，方向相同相互吸引，方向相反相互排斥；（斥；（2 2）两电流不平
16、行时有转动的趋势且方向）两电流不平行时有转动的趋势且方向相同的趋势。相同的趋势。训练训练1 1、如图所示，在条形磁铁如图所示，在条形磁铁S S极附近悬极附近悬挂一个铝圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一水挂一个铝圆线圈，线圈与水平磁铁位于同一水平面内，当电流方向如图时，线圈将：平面内，当电流方向如图时，线圈将：A A、靠近磁铁平移；、靠近磁铁平移；B B、远离磁铁平移；、远离磁铁平移；C C、从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁；、从上向下看顺时针转动，同时靠近磁铁；D D、从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁。、从上向下看逆时针转动，同时靠近磁铁。第二十页，本课件共有32页 训练训练2 2、正方形的导
17、线圈放在通电导线附近，两正方形的导线圈放在通电导线附近，两者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由者在同一平面内，其中直导线固定，线圈可以自由活动，如图所示，当正方形导线圈通以如图所示的活动，如图所示，当正方形导线圈通以如图所示的电流时，线圈将：电流时，线圈将：A A、不动；、不动；B B、发生转动，同时靠近导线、发生转动，同时靠近导线ABAB；C C、发生转动，同时离开导线、发生转动，同时离开导线ABAB；D D、靠近导线、靠近导线ABAB；E E、离开导线、离开导线ABAB。训练训练3 3、一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，一条劲度系数较小的金属弹簧处于自由状态，当弹簧通以电流时
18、，弹簧将：当弹簧通以电流时，弹簧将：A A、保持原长；、保持原长；B B、收缩；、收缩；C C、伸长；、伸长；D D、不能确定。、不能确定。第二十一页，本课件共有32页 训练训练4 4、一个可自由运动的线圈一个可自由运动的线圈L L1 1，和一个，和一个固定的线圈固定的线圈L L2 2相互绝缘垂直放置，且两个线圈的相互绝缘垂直放置，且两个线圈的圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，则圆心重合，当两线圈通以如图所示的电流时，则从左向右看，线圈从左向右看，线圈L L1 1将：将：A A、不动；、不动；B B、顺时针转动；、顺时针转动；C C、逆时针转动；、逆时针转动；D D、向纸内转动。、向纸内
19、转动。第二十二页，本课件共有32页【例例8 8】如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通央的上方固定一根长直导线，导线与磁铁垂直，给导线通以垂直纸面向外的电流，则以垂直纸面向外的电流，则()()A.磁铁对桌面压力减小，不受桌面磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用；的摩擦力作用；B.磁铁对桌面压力减小，受到桌面磁铁对桌面压力减小，受到桌面的摩擦力作用的摩擦力作用 C.磁铁对桌面压力增大，不受桌面的磁铁对桌面压力增大，不受桌面的摩擦力作用摩擦力作用 D.磁铁对桌面压力增大，受到桌面的磁铁对桌面压力增大
20、，受到桌面的摩擦力作用摩擦力作用A第二十三页，本课件共有32页 【解析解析】本题中，并不急于分析受力，其步骤是本题中，并不急于分析受力，其步骤是先确定电流所在位置的磁场，再分析其受力，这并先确定电流所在位置的磁场，再分析其受力，这并不难不难.特殊的是最终要根据相互作用的原理以确定磁特殊的是最终要根据相互作用的原理以确定磁体的受力得出最终结果体的受力得出最终结果.能力能力思维思维方法方法第二十四页，本课件共有32页延伸延伸拓展拓展 【例例9】根据磁场对电流会产生作用力的原理，人根据磁场对电流会产生作用力的原理，人们研制出一种新型的发射炮弹的装置们研制出一种新型的发射炮弹的装置电磁炮，其电磁炮，其
21、原理如图所示，把待发射的炮弹原理如图所示，把待发射的炮弹(导体导体)放置在强磁场中放置在强磁场中的两平行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为的两平行导轨上，给导轨通入大电流，使炮弹作为一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以一个载流导体在磁场作用下沿导轨加速运动，并以某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，某一速度发射出去，试判断图中炮弹的受力方向，如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么如果想提高某种电磁炮的发射速度，理论上可怎么办办?第二十五页，本课件共有32页 【解析解析】此题的物理模型实际是通电导体受安培力作此题的物理模型实际是通电导体受安培力作用并做功用并做功.导体所受安
22、培力大小为导体所受安培力大小为F=BIL，方向水平向右，在，方向水平向右，在安培力作用下，导体做匀加速直线运动：安培力作用下，导体做匀加速直线运动：用动能定理得：用动能定理得：BILs=mv2/2其中其中s、m、v分别为导分别为导轨长度、炮弹弹体质量、炮弹出膛速度轨长度、炮弹弹体质量、炮弹出膛速度.所以所以v=，即可以通过增强磁场、加大电流、增宽导轨间距、加长即可以通过增强磁场、加大电流、增宽导轨间距、加长导轨长度、减少炮弹体质量来提高炮弹出膛速度导轨长度、减少炮弹体质量来提高炮弹出膛速度.延伸延伸拓展拓展第二十六页，本课件共有32页电磁炮原理图电磁炮原理图 电磁炮是利用安培力推动通电电磁炮是
23、利用安培力推动通电导体平动的例子，电动机、电流表导体平动的例子，电动机、电流表则是利用安培力使通电线圈转动的则是利用安培力使通电线圈转动的实例。电动机是将电能转化为机械实例。电动机是将电能转化为机械能的重要装置，它在生产与生活中能的重要装置，它在生产与生活中有极广泛的应用。有极广泛的应用。安培力在实际生活中的应用安培力在实际生活中的应用第二十七页，本课件共有32页1 1、电磁泵的工作原理、电磁泵的工作原理 在医疗器械中驱动血液时，由于不允许传动在医疗器械中驱动血液时，由于不允许传动的机械部分与血液相接触，常使用一种电磁泵，的机械部分与血液相接触，常使用一种电磁泵，如图所示。将导管放入磁场中，当
24、电流通过导电如图所示。将导管放入磁场中，当电流通过导电液体时，这液体即被驱动。液体时，这液体即被驱动。第二十八页，本课件共有32页2 2、直流电动机、直流电动机 电动机有电动机有直流电动机直流电动机与与交流电动机交流电动机之分，交流之分，交流电动机还可分为电动机还可分为单相交流电动机单相交流电动机与与三相交流电动机。三相交流电动机。直流电动机就是根据直流电动机就是根据磁场对电流的作用力原磁场对电流的作用力原理制成的。理制成的。如图所示，当线圈上有电流如图所示，当线圈上有电流I I通过时，通过时，与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相等、方与磁场方向垂直的两边就受到两个大小相等、方向相反的安培力向
25、相反的安培力F F的作用，这一对力促使线圈转的作用，这一对力促使线圈转动，改变电流方向，转动方向也改变。动，改变电流方向，转动方向也改变。第二十九页，本课件共有32页 直流电动机突出的优点是通过改变输入直流电动机突出的优点是通过改变输入电压电压很很容易调节它的转速容易调节它的转速，而交流电动机的调速就不太方，而交流电动机的调速就不太方便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动便。因此，不少需要调速的设备，都采用直流电动机。例如无轨电车和电气机车都是用直流电动机来机。例如无轨电车和电气机车都是用直流电动机来开动的。开动的。第三十页，本课件共有32页磁场对电流的作用磁场对电流的作用1、磁场对电流的作用力叫做安培力。、磁场对电流的作用力叫做安培力。大小：大小：F=BIL （适用条件：（适用条件：IB）（注意：（注意：L应取有效长度应取有效长度）方向：方向：左手定则左手定则2、重要推论：、重要推论：两平行通电直导线，若通以同向电流，则相互两平行通电直导线，若通以同向电流，则相互吸引；若通以反向电流，则相互排斥。吸引；若通以反向电流，则相互排斥。若电流和磁场方向平行，电流不受磁场力若电流和磁场方向平行，电流不受磁场力F的方向的方向总是总是垂直于垂直于B和和I所决定的平面所决定的平面第三十一页，本课件共有32页感感谢谢大大家家观观看看第三十二页，本课件共有32页