1、电磁炮电磁炮电场电荷磁场通电导线安培安培1775 18361775 1836通电导线在磁场中受到的作用力称为通电导线在磁场中受到的作用力称为安安培力培力，是为了纪念安培而命名的。，是为了纪念安培而命名的。麦克斯韦把安培誉为麦克斯韦把安培誉为“电学中的牛顿电学中的牛顿”。这个力的方向如何判断，这个力的方向如何判断，这个力的大小又跟哪些因素有关呢？这个力的大小又跟哪些因素有关呢？演示：演示：按照右图所示进行实验。按照右图所示进行实验。（1 1）上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，）上下交互磁场的位置以改变磁场的方向，观察受力方向是否变化。观察受力方向是否变化。1.探究安培力的方向与哪些因素有关（2
2、 2）改变导线中电流的方向，观察受力方向）改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。是否改变。改变磁场方向改变磁场方向实验结论：实验结论：安培力的方向与磁场方向有关。安培力的方向与磁场方向有关。改变电流方向改变电流方向实验结论：实验结论：安培力的方向与电流方向有关。安培力的方向与电流方向有关。把立体图改画成平面图把立体图改画成平面图表示电流方向垂直纸面向里表示电流方向垂直纸面向里 表示电流方向垂直纸面向外表示电流方向垂直纸面向外 F次数次数磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力方向安培力方向图图4 43 31 12 2向上向上向下向下垂直于纸面垂直于纸面向外向外垂直于纸面垂直于纸面向里向里垂
3、直于纸面垂直于纸面向里向里水平水平向右向右水平水平向左向左水平水平向右向右水平水平向左向左F FF FF FF F垂直于纸面垂直于纸面向外向外实验结论：实验结论：安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直安培力方向既与磁场方向垂直，也与电流方向垂直实验现象实验现象安培力的方向：既跟磁场方向垂直，又跟电流方向垂直，即安培力的方向垂直于磁感线和通电导线所在的平面2.左手定则（1）左手定则：伸开左手左手,使拇指拇指与其余四个手指垂四个手指垂直直,并且都与手掌在同一平面同一平面内;让磁感线磁感线从从掌心掌心进入,并使四指四指指向电流电流的方向，这时拇指拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方
4、向。安培力的方向。BIF（2）安培力方向的判断步骤：FIBIBFIBBIIBB30IFFF=0F=0随堂练习画出图中通电导线所受力的方向。画出图中通电导线所受力的方向。BBIFBBF正视图右视图画出图中通电导线所受力的方向。画出图中通电导线所受力的方向。随堂练习平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？如何利用左手定则分析他们之间的作用力？如何利用左手定则分析他们之间的作用力？结论：同向同向电流相互电流相互吸引吸引反向反向电流相互电流相互排斥排斥ABA的磁场对发生作用F安安A对对BF安安B对对AABB的磁场对A发生作用对的作用力对的作用力同向电流FF反向电流F
5、 FB BILIL当当B BI I时时F F0 0当当B B和和I I夹角为夹角为时，时， F的大小大小? ? F的方向？的方向？当当B BI I时时由由 得得 F F=B BIL IL 把磁感应强度B分解为两个分量：B2不对通电导线产生安培力，仅由B1决定安培力F=I LBsin通电直导线与磁场方向有夹角时NSI垂直分量B1=B sin平行分量 B2=BcosIBB2B1对安培力公式理解（1）导线L所处的磁场应为匀强磁场。（3）对导线长度的理解：对于弯曲的导线来说公式F=BIL中的L为导线垂直磁场方向的有效长度，即弯曲导线的有效长度L等于连接两端点的直线长度，相应电流由始端流向末端。F=I
6、LBsin（2）F不仅与不仅与B、I、L有关，还与放置方式有关。有关，还与放置方式有关。L LL L在实验室中，常用到一种测电在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器流强弱和方向的电学仪器电电流表，它就是根据磁场对电流作流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。用的安培力制成的。思考：阅读内容思考如下问题线圈的转动是怎样产生的？线圈为什么不能一直转动下去？为什么指针偏转角度的大小可以说明被测电流的强弱？如何根据指针偏转方向来确定电路上电流的方向？使用时要特别注意什么？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、极靴（软铁制成）刻度盘、指针、蹄形磁铁、极靴（软
7、铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、螺旋弹簧、线圈、圆柱形铁芯（软铁制成）。圆柱形铁芯（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。 电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的。所谓均匀辐向分布，就是说所有分布的。所谓均匀辐向分布，就是说所有磁感线的延长线都通过铁芯的中心，不管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，线圈平面与磁感线之线圈处于什么位置，线圈平面与磁感线之间的夹角都是零度。间的夹角都是零度。1. 磁电式电流表的构造磁电式电流表的构造2. 电流表的工作原理电流表的工作原理( 1 ) 蹄形磁铁和铁芯间的磁场是
8、均匀地辐射分布的，不管通电线圈转到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动。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动。 线圈转动使螺旋弹簧被扭动，产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大，当这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种阻碍力矩和安培力产生的使线圈转动的力矩相
9、平衡时，线圈停止转动。动的力矩相平衡时，线圈停止转动。2. 电流表的工作原理电流表的工作原理（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）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，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。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。2. 电流表的工作原理电流表的工作原理（3）当线圈中的电流方向发生变化时，安培力的方向也随之）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
10、据指针的偏转方向，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。可以知道被测电流的方向。3.3.电流表的特点电流表的特点（1 1）灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线）灵敏度高，可以测量很弱的电流，但是绕制线圈的导线很细，允许通过的电流很小；很细，允许通过的电流很小；（2 2）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；）电流和安培力成正比，所以电流表的刻度是均匀的；（3 3）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。）电流方向改变，安培力方向也改变，线圈朝相反方向转动。电磁炮一、安培力的方向 1.用左手定则来判定用左手定则来判定.2.
11、 F 既垂直于既垂直于B，又垂直于，又垂直于I，即：，即： F 垂直于垂直于B 、I所决定的平面所决定的平面二、安培力的大小 1.当磁感应强度方向与电流方向垂直时当磁感应强度方向与电流方向垂直时(匀强磁场匀强磁场):F = BIL2.当磁感应强度方向与电流方向平行时当磁感应强度方向与电流方向平行时:F = 03.当磁感应强度方向与电流方向有一定夹角时当磁感应强度方向与电流方向有一定夹角时:F= B I L sin(表示表示B、I 间的夹角间的夹角)三、磁电式电流表在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器在实验室中，常用到一种测电流强弱和方向的电学仪器电流表，它就是根据磁电流表，它就是根据磁场对电流作用的安培力制成的。场对电流作用的安培力制成的。 如图所示，在倾角为37的光滑斜面上水平放置一条长为l0.2 m的直导线，两端以很软的轻质导线通入I5 A的电流。当将整个装置放入一个竖直向上的B0.6 T的匀强磁场中时，导线恰好平衡，求导线的重力为多少？(sin370.6，cos370.8)答案 0.8N随堂练习
