3.4通电导线对磁场的作用力

3、电流表的工作原理
（1）、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，当这种阻 碍力矩和安培力产生 的使线圈转动的力矩 相平衡时，线圈停止 转动。
F
× F
F F
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
【例题2】画出图中通电导线棒所受安培力的方向。
【答案】由左手定则作答。
【注意】安培力的方向永远与导线垂直。
课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE
课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU
问题导学
当堂检测
迁移训练 1 画出图中各磁场对通电导线安培力的方 向。
作业： 1 、在倾角为 30 °的光滑斜面上垂直纸 面放置一根长为L、质量为m的直导体棒，导 体棒处于静止状态。（1）若磁场方向竖直向 下，则磁感应强度为多少？ （2）欲使导体棒处于静止状态，所加磁场的 磁感应强度最小为多少？方向如何？ 资料书109页：例2、例4 111页：3，4
【作业】如图，PQ 和 M N 为水平、平行放置的 金属导轨，相距 1m，导体棒 ab 跨放在导轨上， 棒的质量为 m = 0.2Kg，棒的中点用细绳经滑轮与 物体相连，物体的质量 M = 0.3 Kg，棒与导轨的 动摩擦因数μ= 0.5，匀强磁场的磁感应强度 B = 2T， 方向竖直向下，为了使物体匀速上升 1m，问： （1）应在棒中通入多大的恒 定电流？方向如何？ （2）安培力是否做功？ 如果做功，则做功多少？ 资料书：111页：左上 5 112页：10 课本第四节课后1，3
例 2 如图, 在匀强磁场中放有下列各种形状的通电导线 , 电
感应强度为 B, 求各导线所受到的安培力大小。
导线将如何运动？
N
S
迁移训练 3 如图所示,把一重力不计的通电直导体水 平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的电流 I 时,导线的运动情况 是(从上往下看)( ) A.顺时针方向转动,同时下降 B.顺时针方向转动,同时上升 C.逆时针方向转动,同时下降 D.逆时针方向转动,同时上升 答案:A
§4通电导线对磁场的作用力
4 通电导线对磁场的作用力--安培力
一.安培力的方向;
左手定则：
——伸开左手，使拇指与四指在同一个平面内并
跟四指垂直，让磁感线垂直穿入手心，使四指指
向电流的方向，这时拇指所指的就是通电导体所
受安培力的方向。
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F⊥ B， F⊥ I ， B⊥ I
（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。 （3）、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， 所以根据指针的偏转方向，可以知道被测电流的 方向。
A
F
若不在正中央？
课堂训练Байду номын сангаас
B F F N S N 桌面对磁铁的摩擦力 F S
（1）绳子拉力_______ 变大 (变大,变小,不变)
有 _______( 有,无) 水平向右 方向 _______.
（2）桌面对磁铁的支持 变小 力_______
（3）桌面对磁铁的摩擦 无 力________( 有,无).
B
a
30°b
R E r
如图所示，用细线悬挂在匀强磁场中一段通电导 线，悬线与竖直方向成30°角，若该导线通过的 电流为0.2A，导线长度为0.1m。导线质量为0.02kg。 求： θ （1）导线受到的安培力为多大？ I B （2）匀强磁场的磁感应强度
m
• 质量为m＝0.02kg的通电细杆ab置于倾 角为θ＝37°的平行放置的导轨上，导 轨的宽度d＝0.2m，杆ab与导轨间的动 摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2T的 匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下， 如图所示．现调节滑动变阻器的触头， 试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆 的电流范围为多少？
【答案】R=0.2Ω
如图所示，在倾角为30o的斜面上，放置两条
宽 L＝ 0.5m的光滑平行导轨，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m＝0.2kg的金属棒ab，电源电动 势E＝12V，内阻r＝0.3Ω，磁场方向垂直轨 道所在平面， B ＝ 0.8T 。欲使棒 ab 在轨道上 保持静止，滑动变阻器的使用电阻 R应为多 大？（g取10m/s2，其它电阻不计）
五、磁电式电流表
1、磁电式电流表的构造：刻度盘、指针、蹄形磁 铁、极靴（软铁制成） 、螺旋弹簧、线圈、圆柱 形铁芯（软铁制成）。 最基本的是磁铁和线圈。
铁芯、线圈和指针是
一个整体可以转动。
2、电流表中磁场分布特点；
电流表中磁铁与铁芯之间是均匀辐向分布的.
（1）、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，线圈平面与磁感线之 间的夹角都是零度. （ 2）、该磁场并非匀强磁场， 但在以铁芯为中心的 圆圈上，各点的磁感 应强度B的大小是相 等的.
答案:见解析 解析:A、C 中电流方向与磁场方向垂直,B 中电流方向与磁场方向 既不垂直也不平行,D 中电流方向与磁场方向平行,不受力。A、B、 12 C
二、安培力的大小
B与导线垂直时力最大：F = BIL
一 般
B与导线平行：F=0
B与导线成θ角时： F=BILsinθ≤BIL
S I N
2.当电流与磁场方向夹θ角时， F = BILsinθ
例题：如图,在条形磁铁S极附近悬挂一个线圈， 磁铁水平放置，其轴线与线圈共面并通过线圈 的圆心，当线圈中的电流沿图示方向时，线圈 将会如何运动？
I
S
N
从上向下看逆时针 转动的同时向右摆动
四、平行通电直导线之间的相互作用
导线1对导线2的作用力 导线2对导线1的作用力
F
F'
1
2
1
2
1
2
1
2
结论：同向电流相互吸引 反向电流互相排斥
F⊥ B， F⊥ I ， B⊥ I
F⊥ B， F⊥ I ， B⊥ I
F⊥ B， F⊥ I ， B⊥ I
F⊥B，F⊥I，B与I不垂直
F、B、I三者的方向之间的关系：
安培力方向总是垂直于磁感线 和通电导线所在的平面，即F⊥B， F⊥I，但B与I不一定垂直。
【例题1】画出图中第三者的方向。
【答案】由左手定则作答。
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 MN ，导线与磁场垂直，给 导线通以由N向M的电流，则： A. 磁铁对桌面的压力减小，不受桌面的摩擦力作用 B. 磁铁对桌面的压力减小，受桌面的摩擦力作用 C. 磁铁对桌面的压力增大，受桌面的摩擦力作用 D. 磁铁对桌面的压力增大，不受桌面的摩擦力作用
B1
B2
图中安培力的方向大小
流方向与磁场方向垂直, B 中电流方向与磁场
15
中电流方向与磁场方向平行, 不受力。A、B
【例题 3】如图所示，两平行光滑导轨相距 0.2m，与水平面夹角为450，金属棒MN的质 量为 0.1kg ，处在竖直向上磁感应强度为 1T 的匀强磁场中，电源电动势为 6V ，内阻为 1Ω ，为使 MN 处于静止状态，则电阻 R 应为 多少？(其他电阻不计)
直线电流间的作用 直线电流和闭合电流的作用 磁铁与电流的作用 通电导体在磁场中的平衡和加 速运动问题
4、磁电式电流表的特点 1）、表盘的刻度均匀，θ ∝I。 2）、灵敏度高，但过载能力差，容易烧坏。 3）、满偏电流Ig，内阻Rg反映了电流表的最 主要特性。
• 电磁炮的主要原理如图所示,长100M,宽2M 的水平导轨固定在水平面上,金属杆EF（含 弹体）垂直放置在导轨上，整个装置处于 竖直向上的匀强磁场中。当金属杆中通过 恒定电流10A后，为了使2.2g的弹体（包括 金属杆EF的质量）能加速到10km/s（常规 炮弹的速度约为2km/s），问：该磁场的感 应强度必须为多大？磁场的最大功率又为 多大？（不计轨道摩擦）