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1、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平场方向垂直，即垂直于电流和磁场所在的平面面左手定则：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示意图第1页/共37页FIBFIBBBIFBI判定以下通电导线所受安培力的方向判定以下通电导线所受安培力的方向30FFIIIBBB第2页/共37页问题：问题：如图所示，两条平行的通电直导线之间如图所示，两条平行的通电直导线之间会通过磁场
2、发生相互作用会通过磁场发生相互作用 用学过的知识加以判断用学过的知识加以判断同向电流相互吸引。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3页/共37页（1 1）在在匀强磁场匀强磁场中，在通电直导线与磁场方中，在通电直导线与磁场方向向垂直垂直的情况下，导线所受安培力的情况下，导线所受安培力F F等于磁感应等于磁感应强度强度B B、电流、电流I I和导线的长度和导线的长度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？二、安培力的大小二、安培力的大小即：即：F=ILB（2 2）平行时：）平行时：F0B BI第4
3、页/共37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，通电导线不对通电导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由所受作用力仅由B B1 1决定决定即即F=ILBF=ILB1 1F=ILBsinF=ILBsinB2B2B1B1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第5页/共37页公式：公式：F=
4、ILBsin F=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 在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场在中学阶段，此公式仅适用于匀强磁场问题:若B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？BIF第6页/共37页如图所示，蹄形磁体用悬线悬于如图所示，蹄形磁体用悬线悬于O O点，在磁点，在磁铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线铁的正下方有一水平放置的长直导线，当导线中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情中通以由左向右的电流时，蹄形磁铁的运动情况将是况将是()()A A静止不动静止不动B B向纸外平动向纸外平动C CN N极向纸
5、外，极向纸外，S S极向纸内转动极向纸内转动D DN N极向纸内，极向纸内，S S极向纸外转动极向纸外转动C第7页/共37页 两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中ab固定，cd可以自由活动，当通以如图所示电流后，cd导线将（）A.顺时针方向转动，同时靠近abB.逆时针方向转动，同时离开abC.顺时针方向转动，同时离开abD.逆时针方向转动，同时靠近ababcdD D第8页/共37页0 00.02N0.02N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电流的直导线放电流的直导线放入一匀强磁场中，电流与磁场
6、的方向如图所示，入一匀强磁场中，电流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为已知磁感应强度为1T1T。试求出下列各图中导线。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向所受安培力的大小和方向IBIB30IB第9页/共37页BacbI 如图所示，直角三角形如图所示，直角三角形abcabc组成的导线框内通组成的导线框内通有电流有电流I I1A1A，并处在方向竖直向下的匀强磁场，并处在方向竖直向下的匀强磁场B B2T2T中，中，AC=40cmAC=40cm，求三角形框架各边，求三角形框架各边所受的安培力。所受的安培力。第10页/共37页F在图中，匀强磁场磁感应强度为B，有一段长L，通有电流为I的直导线a
7、b，电流方向从a到b，则导线所受磁场力大小和方向如何？并将立体图改画为平面图BbazxyBOabBBabFBBFBxyFB第11页/共37页如图所示，在磁感应强度为如图所示，在磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，的匀强磁场中，有两根相同的弹簧，下面挂一条长为有两根相同的弹簧，下面挂一条长为0.5m0.5m，质，质量为量为0.1kg0.1kg的金属棒的金属棒MNMN，此时弹簧伸长，此时弹簧伸长10cm10cm，欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和欲使弹簧不伸长则棒上应通过的电流的大小和方向如何？方向如何？MNIB2A2A，方向从，方向从M M到到N N第12页/共37页三、磁电式电流表三、磁电
8、式电流表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、：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）极靴（软铁制成）、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。（软铁制成）。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。.第13页/共37页2 2、电流表中磁场分布有何特点呢？电流表中磁场分布有何特点呢？（1 1）电流表中磁铁与铁芯之间是）电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布均匀辐向分布的的.所谓所谓均匀辐向分布均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过，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，铁
9、芯的中心，不管线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度之间的夹角都是零度.（3 3）在以铁芯为中心的圆圈上，）在以铁芯为中心的圆圈上，各点的磁感应强度各点的磁感应强度B B的的大小是相等大小是相等的的.（2 2）该磁场）该磁场并非匀强磁场并非匀强磁场问题问题该磁场该磁场是否匀强磁场？是否匀强磁场？问题问题该磁场该磁场的特点？的特点？第14页/共37页3 3、电流表的工作原理、电流表的工作原理 （1 1）蹄形磁铁和铁芯间的磁场是均匀地辐射分布的，不管通）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，当电流通电线圈转到什么
10、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随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和安培大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停止转动。相平衡时，线圈停止转动。第15页/共37页（2 2）磁场对电流的作用力与电流成正比，因）磁场对电流的作用力与电流
11、成正比，因而线圈中的电流越大，安培力产生的力矩也越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指针的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。强弱。（3 3）当线圈中的电流方向发生变化时，安培力）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，可以知道被测化，所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。电流的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II第16页/共37页电流表的特点表盘
12、的刻度均匀，I灵敏度高，但过载能力差满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最主要特性(磁电式电流表的线圈很细，允许通过的电流很弱，所以在使用时一定注意表的量程，测量大电流时需要将表改装)第17页/共37页电流表的刻度为什么是均匀的？答案：由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，所以电流表的通电线圈受到的力矩M1也跟被测的电流I成正比，即：M1nBIdLk1I，其中k1nBLd，另一方面，弹簧产生的力矩M2跟偏角成正比，即M2k2，其中k2是一个由弹簧材料决定的比例恒量由力矩平衡M1M2得k1Ik2，则有kI，其中k也是一个恒量可见，电流表测量时指针偏转的角度跟电流成正比，也就是说，这种电流表的刻度是
13、均匀的第18页/共37页误区1：安培定则与左手定则容易混淆点拨：对比两定则的作用安培定则判断电流的磁场方向，注重手指的环绕方向；左手定则判断通电导体受安培力的方向，注重的是相互垂直关系注意使用方法及各自的因果关系，加强安培定则和左手定则的针对性练习 第19页/共37页误区2：有关安培力的综合问题的分析方法点拨：首先把立体图改画成易于分析的平面图，如侧视图、剖视图或俯视图等确定导线所在处磁场方向，根据左手定则确定安培力的方向对通电导体进行受力分析、运动情况分析后，列相应方程求解 第20页/共37页关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法正确的是()A.通电直导线在磁场中一定受到安培力的作用B.通电
14、直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟磁场方向垂直C.通电直导线在磁场中所受安培力的方向一定跟电流方向垂直D.通电直导线在磁场中所受安培力的方向垂于由B和I所确定的平面BCD第21页/共37页磁场中某处的磁感线如图所示()A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbB.a、b两处的磁感应强度的大小不等,BaBbC.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小abB第22页/共37页如图所示，通电直导线A与贺形通电导线环B固定放置在同一水平面上,通有如图所示的电流时,通电直导线受到水平向 的安培力作用.当A、B中电流大小保持不变,但同时改变方向时,通电直导
15、线A所受的安培力方向水平向 .AIBI右右第23页/共37页如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流,线圈将会()A.纵向收缩,径向膨胀B.纵向伸长,径向膨胀C.纵向伸长,径向收缩D.纵向收缩,径向收缩纵向A第24页/共37页把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面接触,并使它组成如图所示的电波,当开关接通后,将看到的现象 是()A.弹簧向上收缩B.弹簧被拉长C.弹簧上下振动D.弹簧仍静止不动SC第25页/共37页 如图所示，导线abc为垂直折线,其中电流为I,ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的磁感应强度为B,求导线abc所受安培力的大小和方向.a
16、bc第26页/共37页如图所示，将通电导线圆环平行于纸面缓慢地坚直向下放入水平方向垂直纸面各里的匀强磁场中,则在通电圆环完全进入磁场的过程中,所受的安培力大小变化是()BA.逐渐变大B.先变大后变小C.逐渐变小D.先变小后变大IB第27页/共37页在下图中，标出了磁场的方向、通电直导线中电流I的方向，以及通电直导线所受安培力F的方向，其中正确的是()答案：C第28页/共37页如图所示，MN是一条水平放置的固定长直导线,导线中通有I1,方向如图所示的电流.P是一个通有电流I2的,与MN共面的金属圆环,圆环P在磁场作用下将()MI1PA.沿纸面向上运动B.沿纸面向下运动C.上半部垂直纸面向外,下半
17、部垂直纸面向里转动D.上半部垂直纸面向里,下半部垂直纸面向外转动I2NB B第29页/共37页如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬于a、b两点，棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，些时悬线上有拉力，为了使拉力等于零，可以()A.适当减小磁感应强度B.使磁场反向C.适当增大电流D.使电流反向MNabC第30页/共37页如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为L、质量为m的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，外加磁场，磁感应强度的大小和方向可以是()A.B=mgsin/IL，方向垂直斜面向下B.B=mgta
18、n/IL，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左D.B=mgcos/IL，方向水平向左IABC第31页/共37页如图所示导线abcd置于坚直向上的匀强磁场中,可绕OO轴转动,导线通电后向纸外偏离竖直方向角而平衡,如果改用密度为原来1/2的导线,要使该导线在原来位置平衡,下列方法可采用的是()A.将磁感强度改为原来的1/2B.将bc边的长度改为原来的1/2C.将电流强度减为原来的1/2D.将ab和cd两边的长度减为原来的1/2OOabcdBACDACD第32页/共37页第33页/共37页解析：杆ab中的电流为a到b，所受的安培力方向平行于导轨向上当电流较大时，导体有向上的运动趋势，所受静摩
19、擦力向下；当静摩擦力达到最大时，磁场力为最大值F1，此时通过ab的电流最大为Imax；同理，当电流最小时，应该是导体受向上的最大静摩擦力，此时的安培力为F2，电流为Imin.正确地画出两种情况下的受力图，由平衡条件列方程求解根据第一幅受力图列式如下：F1mgsinF10FNmgcos0，第34页/共37页F1FN，F1BImaxd解上述方程得：Imax0.46A根据第二幅受力图F2F2mgsin0，FNmgcos0，F2FN，F2BImind.解上述方程得：Imin0.14A.第35页/共37页答案：0.14AI0.46A点评：(1)必须先将立体图转换为平面图.然后对物体受力分析，要注意安培力方向的确定.最后根据平衡条件或物体的运动状态列出方程(2)注意静摩擦力可能有不同的方向，因而求解结果是一个范围第36页/共37页谢谢您的观看！第37页/共37页