1、第三章第三章 磁磁 场场 第第 四四 节节 通电导线在磁场通电导线在磁场 中受到的力中受到的力复习巩固复习巩固历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？历史上最早发现电流的磁效应的人物是谁呢？思考与讨论思考与讨论 反过来思考：磁针对通电导线有无力的作用？反过来思考：磁针对通电导线有无力的作用？奥斯特：通电导线对磁针有力的作用奥斯特：通电导线对磁针有力的作用 作用力与反作用力。磁场对通电导线也有力的作用作用力与反作用力。磁场对通电导线也有力的作用安培力。安培力。磁轨炮磁轨炮(Rail Gun)，即轨道炮是利，即轨道炮是利用电磁发射技术制成的一种先进用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器的动能杀
2、伤武器.与传统的大炮将与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，火药燃气压力作用于弹丸不同，轨道炮是利用电磁系统中电磁场轨道炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射多，可大大提高弹丸的速度和射程程.因而引起了世界各国军事家们因而引起了世界各国军事家们的关注的关注.自自80年代初期以来，电磁年代初期以来，电磁轨道炮在未来武器的发展计划中，轨道炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分已成为越来越重要的部分.安培力：通电导线在磁场中受到的力安培力：通电导线在磁场中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向演示：按照右图所示进行
3、实验。演示：按照右图所示进行实验。1、改变导线中电流的方向，观察受、改变导线中电流的方向，观察受力方向是否改变。力方向是否改变。2、上下交互磁场的位置以改变磁场、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。的方向，观察受力方向是否变化。安培力的方向与哪些因素有关？安培力的方向与哪些因素有关？实验记录与分析实验记录与分析1.实验装置简化图实验装置简化图 实验次数实验次数 磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力的方向安培力的方向1 1向下向下垂直于纸面向外垂直于纸面向外2 2垂直于纸面向里垂直于纸面向里3 3向上向上4 4垂直于纸面向外垂直于纸面向外2.实验结果记录表实验结果记录表电
4、流的方向：垂直于纸面向外电流的方向：垂直于纸面向外记录记录1实验实验1电流的方向：垂直于纸面向里电流的方向：垂直于纸面向里记录记录2实验实验2电流的方向：垂直于纸面向里电流的方向：垂直于纸面向里记录记录3实验实验3电流的方向：垂直于纸面向外电流的方向：垂直于纸面向外记录记录4实验实验4 实验次数实验次数 磁场方向磁场方向电流方向电流方向安培力的方向安培力的方向1 1向下向下垂直于纸面向外垂直于纸面向外2 2垂直于纸面向里垂直于纸面向里3 3向上向上4 4垂直于纸面向外垂直于纸面向外实验结果实验结果演示演示1：磁场方向：向下：磁场方向：向下 电流方向：向外电流方向：向外 受力方向：向右受力方向：
5、向右 演示演示2：磁场方向：向下：磁场方向：向下 电流方向：向内电流方向：向内 受力方向：向左受力方向：向左演示演示3：磁场方向：向上：磁场方向：向上 电流方向：向内电流方向：向内 受力方向：向右受力方向：向右演示演示4：磁场方向：向上：磁场方向：向上 电流方向：向外电流方向：向外 受力方向：向左受力方向：向左结结果果分分析析左手定则：左手定则：伸开左手，大拇指跟其余四指垂直，并且跟手掌在同伸开左手，大拇指跟其余四指垂直，并且跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿过手一平面内，让磁感线垂直穿过手 心，并使伸开的四指指向电流心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的
6、方向。方向，那么，大拇指所指的方向就是直导线所受安培力的方向。FIBFIBBI3 0FFIIIBBB例例1.判断安培力的方向判断安培力的方向F=0F=0例例2.画出图中通电导线棒所受安培力的方向。画出图中通电导线棒所受安培力的方向。FFF平面图侧视图平面图侧视图思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？思考：平行通电导线间是相互吸引还是相互排斥？1.同向电流相互吸引同向电流相互吸引2.反向电流相互排斥。反向电流相互排斥。结论结论:FFF同向电流同向电流F反向电流反向电流试利用左手定则分析他试利用左手定则分析他们之间的作用力们之间的作用力二、安培力的大小二、安培力的大小NSIFILB当当BI时
7、时F0当当B和和I夹角为夹角为时，时，F的的方向？方向？F的大小的大小?当当BI时时NSINSI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：平行于导线的分量平行于导线的分量B2不对导线产生作用不对导线产生作用力，通电导线所受作用力仅由力，通电导线所受作用力仅由B1决定决定F=I LBsin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怎样处理？的情况怎样处理？NSI垂直垂直 B1=B sin平行平行 B2=B cosIB BB B2 2B B1 1安培力大小公式：安培力大小公式：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注：在中学
8、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:若若B与与I不垂直时，不垂直时，F安与安与B和和I方向关系可怎样概括？方向关系可怎样概括？说明：说明：结论：结论：F一定与一定与B垂直，一定与垂直，一定与I垂直。但垂直。但B与与I不一定垂直。不一定垂直。问题问题2：F、B、I一定两两垂直吗？一定两两垂直吗？例例3.如右图所示的各图中，磁如右图所示的各图中，磁场的磁感应强度大小相同，导场的磁感应强度大小相同，导线两端点距离均相等，导线中线两端点距离均相等，导线中电流均相等，则各图中有关导电流均相等，则各图中有关导线所受的安培力的大小的判断线所受的安培力的大小的判断正确
9、的是正确的是()Ad图最大图最大Bb图最大图最大C一样大一样大 D无法判断无法判断答案：答案：C例例4如图如图1所示，垂直折线所示，垂直折线abc中通入中通入I的电流。的电流。ab=bc=L，折线所在，折线所在平面与匀强磁感强度平面与匀强磁感强度B垂直垂直.abc受安培力等效于受安培力等效于ac（通有（通有ac的电流的电流I）所受安培力，即）所受安培力，即F1=_，方向同样由等效电流，方向同样由等效电流ac判定为在纸面内判定为在纸面内垂直于垂直于ac斜向上，同理可以推知：斜向上，同理可以推知：如图如图2所示，半圆形通电导线受安所示，半圆形通电导线受安培力培力F2=_如图如图3所示，闭合的通电导
10、线框受安培力所示，闭合的通电导线框受安培力F3=_图图1图图3图图22BIL0计算安培力的大小计算安培力的大小时，时，L是指导线在垂是指导线在垂直磁场方向上的有直磁场方向上的有效长度效长度00.02N 水平向右水平向右0.02N 垂直导线，斜向左上方垂直导线，斜向左上方1.将长度为将长度为20cm、通有、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中，电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，已知磁感应强度为流与磁场的方向如图所示，已知磁感应强度为1T。试求出下列各。试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向图中导线所受安培力的大小和方向IBIB30IB2.如图所示，在匀强磁场中用两
11、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ab悬挂在水平悬挂在水平位置上，金属棒中通入由位置上，金属棒中通入由a到到b的稳定电流的稳定电流I，这时两根细线被拉紧，现，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：要想使两根细线对金属棒拉力变为零，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 如图所示，在玻璃皿的中心放一个如图所示，在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环
12、形圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，将两电极接在电池的两极上，然电极，将两电极接在电池的两极上，然后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入后在玻璃皿中放入盐水，把玻璃皿放入蹄形磁铁的磁场中，蹄形磁铁的磁场中，N极在下，极在下，S极在上极在上，盐水就会旋转起来，盐水就会旋转起来(1)猜想一下，盐水转动的方向猜想一下，盐水转动的方向(2)探究盐水旋转的原因探究盐水旋转的原因思考思考答案：答案：(1)通过左手定则判定，盐水从上向下看逆通过左手定则判定，盐水从上向下看逆时针旋转时针旋转(2)盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极盐水中形成了由圆形电极指向柱形电极的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故的如图所示的电流，由于磁场方向向上，故盐水逆时针旋转盐水逆时针旋转
