1、第二节 磁场对通电导线的作用力实验演示：实验演示：观察演观察演示实验发现示实验发现,通电导通电导线的受力方向与磁线的受力方向与磁场方向、电流的方场方向、电流的方向向三者不但不在一三者不但不在一条直线上条直线上,而且不在而且不在一个平面内一个平面内,怎样确怎样确定它的方向呢？定它的方向呢？一、安培力的方向一、安培力的方向FIBIFBFBINSFBFIFBFIFBI安培力安培力F、磁感应强度、磁感应强度B、电流、电流I三者的方向关系三者的方向关系: : F垂直于电流与磁场所在的平面垂直于电流与磁场所在的平面.而而B与与I不一定垂直不一定垂直n伸开左手，使大拇指跟伸开左手，使大拇指跟其余四指垂直，并
2、且与其余四指垂直，并且与手掌在同一平面内，让手掌在同一平面内，让磁感线磁感线从掌心进入从掌心进入，并，并使四指指向电流的方向，使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所是通电导线在磁场中所受安培力的方向。受安培力的方向。安培力的方向安培力的方向左手定则BIIBIFIF画出图中第三者的方向。画出图中第三者的方向。BB(1)(2)(3)(4)(5)注注: :安培力的方向总与导线垂直安培力的方向总与导线垂直, ,与磁感应强度垂直。与磁感应强度垂直。BFBF分析受到的安培力时分析受到的安培力时,要善于把立体图要善于把立体图, 改画成易于分析受力的平面图形改画成易
3、于分析受力的平面图形.aBbBba思考与讨论：思考与讨论：两平行通电直导线两平行通电直导线,若通以同向电流若通以同向电流,则相互吸则相互吸引；若通以反向电流引；若通以反向电流,则相互排斥则相互排斥.为什么？为什么？F12F2112n两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，两条导线互相垂直，但相隔一小段距离，其中其中abab固定，固定，cdcd可以自由活动，当通以如可以自由活动，当通以如图所示电流后，图所示电流后，cdcd导线将（）导线将（）A.A.顺时针方向转动，同时靠近顺时针方向转动，同时靠近ababB.B.逆时针方向转动，同时离开逆时针方向转动，同时离开ababC.C.顺时针方向转动，同时离开
4、顺时针方向转动，同时离开ababD.D.逆时针方向转动，同时靠近逆时针方向转动，同时靠近abababcdD如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流如图所示，向一根松弛的导体线圈中通以电流, ,线圈将会线圈将会( )( )A.A.纵向收缩纵向收缩, ,径向膨胀径向膨胀B.B.纵向伸长纵向伸长, ,径向膨胀径向膨胀C.C.纵向伸长纵向伸长, ,径向收缩径向收缩D.D.纵向收缩纵向收缩, ,径向收缩径向收缩纵向把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来把一根柔软的螺旋形弹簧竖直悬挂起来, ,使它使它的下端刚好跟杯里的水银面接触的下端刚好跟杯里的水银面接触, ,并使它组成并使它组成如图所示的电波如图所示的电波
5、, ,当开关接通后当开关接通后, ,将看到的现象将看到的现象 是是( )( )A.A.弹簧向上收缩弹簧向上收缩B.B.弹簧被拉长弹簧被拉长C.C.弹簧上下振动弹簧上下振动D.D.弹簧仍静止不动弹簧仍静止不动S如图所示，通电直导线如图所示，通电直导线A A与贺形通电导线环与贺形通电导线环B B固固定放置在同一水平面上定放置在同一水平面上, ,通有如图所示的电流通有如图所示的电流时时, ,通电直导线受到水平向通电直导线受到水平向 的安培力的安培力作用作用. .当当A A、B B中电流大小保持不变中电流大小保持不变, ,但同时改但同时改变方向时变方向时, ,通电直导线通电直导线A A所受的安培力方向
6、水平所受的安培力方向水平向向 . .AIBI1.当电流与磁场方向垂直时：当电流与磁场方向垂直时：为为匀强磁场匀强磁场FIBI2.当电流与磁场方向平行时：当电流与磁场方向平行时：BB1B2.当电流与磁场方向夹当电流与磁场方向夹角时：角时：为为匀强磁场）匀强磁场）为为磁场和导线夹角）磁场和导线夹角）BFBBIBacbI 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
7、培力。oa30NFbc0NFFacab69. 0导线导线abc为垂直折线为垂直折线,其中电流为其中电流为I，ab=bc=L,导线拓在的平面与匀强磁场垂直导线拓在的平面与匀强磁场垂直,匀强磁场的匀强磁场的磁感应强度为磁感应强度为B,求导线求导线abc所受安培力的大所受安培力的大小和方向小和方向.abcBILFabc2BILFabBILFbc如图所示，两平行光滑导轨相距如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m0.2m，与，与水平面夹角为水平面夹角为45450 0，金属棒，金属棒MNMN的质量为的质量为0.1kg0.1kg，处在，处在竖直向上磁感应强度为竖直向上磁感应强度为1T1T的匀强磁场中，电源电动
8、的匀强磁场中，电源电动势为势为6V6V，内阻为，内阻为11，为使，为使MNMN处于静止状态，则电处于静止状态，则电阻阻R R应为多少？应为多少？( (其他电阻不计其他电阻不计) )【答案【答案】R=0.2如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面的光滑斜面上，垂直纸面水平放置一根长为水平放置一根长为L L、质量为、质量为m m的通电直导线，电的通电直导线，电流方向垂直纸面向里，欲使导线静止在斜面上，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，方向垂直斜面向
9、下B.B=mgtan/IL，方向竖直向下，方向竖直向下C.B=mg/IL，方向水平向左，方向水平向左D.B=mgcos/IL，方向水平向左，方向水平向左I安培力安培力B为为匀强磁场匀强磁场.方向方向:大小：大小：小结：小结： B垂直导线方向垂直导线方向B平行导线方向平行导线方向 B和和I成一夹角成一夹角n水平放置的两个平行金属轨道相距水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m0.2m上面有上面有一质量为一质量为0.04kg0.04kg的均匀金属棒的均匀金属棒abab，电源电动势，电源电动势为为V V，内阻为，内阻为0.50.5，滑动变阻器调到，滑动变阻器调到2.52.5时，时，要在金属棒所在位置施
10、加一个垂直与要在金属棒所在位置施加一个垂直与abab的匀强的匀强磁场，才能使金属棒磁场，才能使金属棒abab对轨道的压力恰好为零，对轨道的压力恰好为零，求匀强磁场的大小和方向求匀强磁场的大小和方向ab若保持磁感应强度若保持磁感应强度B B的大小不变，方向顺时的大小不变，方向顺时针转针转3737，此时，此时abab仍然静止，则轨道对仍然静止，则轨道对abab的支持力和摩擦力为多大？的支持力和摩擦力为多大？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.
11、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 N2 2 、如图所示，条形磁铁放在水平桌面上，在其正、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直导线中央的上方固定一根直导线MNMN，导线与磁场垂直，导线与磁场垂直，给导线通以由给导线通以由N N向向M M的电流，则的电流，则( )( )A. A. 磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面压力减小，不受桌面的摩擦力作用B. B. 磁铁对桌面的压力减
12、小，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用C. C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用D. D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用磁铁对桌面的压力增大，不受桌面摩擦力作用ANS导线导线如图所示，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极向纸外，极向纸外
13、，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磁电式电流表磁电式电流表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：刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软铁制成）铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。形铁芯（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。.问题电流表中磁场分布有何特点呢？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
14、磁感线的延长，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，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. .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是否匀强磁场？该磁场是否匀强磁场？问题问题该磁场的特点？该磁场的特点？2 2、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、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
15、，它的平面都跟磁感应线平行，当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，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随线圈转动的角度增大而增大，当这种阻碍力矩和增大，当这种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动安培力产生的使线圈转动的力矩相平衡时，线圈停的力矩相平衡时，线圈停止转动。止转动。2 2、磁场对电流的作用力与电流成正
16、比，因而、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。的偏转角度的大小，可以知道被测电流的强弱。3 3、当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的、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，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，可以知道被测电流所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的方向。的方向。表盘的刻度均匀，表盘的刻度均匀，II由于
17、磁场对电流的作用力跟电流成正比，由于磁场对电流的作用力跟电流成正比，因而安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧因而安培力的力矩也跟电流成正比，而螺旋形弹簧的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的扭矩与指针转过的角度成正比，所以磁电式电表的表盘刻度是均匀的。的表盘刻度是均匀的。三、磁电式电流表的特点三、磁电式电流表的特点1、表盘的刻度均匀，、表盘的刻度均匀，I。2、灵敏度高，但过载能力差、灵敏度高，但过载能力差(绕制线圈的绕制线圈的导线很细导线很细)，容易烧坏。，容易烧坏。3、满偏电流、满偏电流Ig，内阻，内阻Rg反映了电流表的最反映了电流表的最主要特性。主要特性。3 3 、在倾角为在倾
18、角为3030o o的斜面上，放置两条宽的斜面上，放置两条宽L L0.5m0.5m的光滑的光滑平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，平行导轨，将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量为在导轨上横放一根质量为m m0.2kg0.2kg的金属棒的金属棒abab，电源电，电源电动势动势E E12V12V，内阻，内阻r r0.30.3，磁场方向垂直轨道所在平，磁场方向垂直轨道所在平面，面，B B0.8T0.8T。欲使棒。欲使棒abab在轨道上保持静止，滑动变阻器在轨道上保持静止，滑动变阻器的使用电阻的使用电阻R R应为多大？（应为多大？（g g取取10m/s10m/s2 2，其它电阻不计），其它电阻不计）BE rRa30bBGFNF如图所示，两平行光滑导轨相距如图所示，两平行光滑导轨相距0.2m，与水平面夹角为，与水平面夹角为450，金属棒，金属棒MN的质的质量为量为0.1kg，处在竖直向上磁感应强度为，处在竖直向上磁感应强度为1T的的匀强磁场中，电源电动势为匀强磁场中，电源电动势为6V，内阻为，内阻为1，为使为使MN处于静止状态，则电阻处于静止状态，则电阻R应为多少？应为多少？(其他电阻不计其他电阻不计)
