通电导线在磁中受到的力
★ F安不仅与B、I、L有关,还与放置方式
有关 解决:B与I不垂直时,分解B或把L朝垂直 B方向投影
★对公式中θ的理解:
θ指的是B与L之间的夹角!
例3:如图所示,在倾角为θ的光滑斜面
上,有一导体棒,电流为I,长为L,质 量为 m,在竖直向上的磁场中静止,则磁感 应强度B为_________.
B
× θ
§3-4 通电导线在 磁场中受到的力
安培力:
通电导线在磁场中 受到的力叫做安培力。
一、安培力的方向
1)上下交互磁场的位置,观察导 体运动(受力)方向是否变化。
2)改变导线中电流的方向,观察导 体运动(受力)方向是否改变。
3)通过这两种情况的分析,我们实际上已经了 解了通电导体受力的方向与磁场方向、电流方向 的关系。你能用简洁的方法表示这个关系吗?
3、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,它的平面都跟磁感线平行,表盘的 刻度就是均匀的了。
关于磁电式电表的下列说法中正确的是 (ABD)
A.指针稳定后,线圈受到螺旋弹簧的力矩与 线圈受到的磁力矩方向是相反的
B.通电线圈中的电流越大,电流表指针偏转 角度也越大
C.在线圈转动的范围内,各处的磁场都是匀 强磁场
B=mgtanθ/IL
引申1:欲使它静止在斜面上, 外加磁场的磁感应强度 B的最小值为________, 方向________.
mgsinθ=BIL B=mgsinθ/IL
斜面无压力, 外加磁场 的磁感应强度B的最小值为 _________, 方向________.
棒MN的质量为10g,电阻R=8Ω ,匀强磁场的磁 感应强度B=0.8T,方向竖直向下,电源电动势E
=10V,内阻r=1Ω ,当电键K闭合时,MN恰好平 衡,求变阻器R1的取值为多少?设θ =45°.
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一 根长为0.4m,质量为6×10-2kg的通电直导线,
电流I=1A,方向垂直纸面向外,导线用平行
mg=BIL B=mg/IL
B× θ
三、磁电式电流表
1、电流表的构造
最基本的部分是 磁铁和放在磁铁两级 间的线圈。
2、电流表的工作原理:
1、当电流通过线圈时,线圈左右两边受到方向相反的安培 力,使线圈发生转动,线圈转动使螺旋弹簧被扭动,反抗线 圈转动。
2、电流越大,安培力就越大,螺旋弹簧的形变也就越大。所 以,从线圈偏转的角度就能判断通过电流的大小。
I
N
通电直导线与磁场方向不垂直的情况怎样处理?
把磁感应强度B分解为两个分量:
垂直 B1=B sinθ
平行 B2=B cosθ 平行于导线的分量B2不对通电导线产生作用 力,通电导线所受作用力仅由B1决定
F=I L·Bsinθ 或F=BI·Lsinθ
对公式 F安=BILs的in理θ解:
★只适用匀强磁场
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?
如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,金属
左手定则:
掌心-----迎磁 四指------电流方向 大拇指------安培力方向
I F
用以判定通电导线在磁 场中受力的方向。
B 安培力的方向与电流方向和 磁感应强度方向都垂直。
【例1】画出图中通电导线所受力的方向。
B
F
FI
B
I
B
I 30°F
B
F I
B
I
B
I
【例2】画出图中通电导线所受力的方向。
D.在线圈转动的范围内,线圈所受磁力矩与 电流有关,而与所处位置无关
3、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。
3)满偏电流Ig,内阻Rg反映了电流表的 最主要特性。
课堂训练
F
F
N
S
(1)绳子拉力_变___大___
(变大,变小,不变)
(2)桌面对磁铁的支持力
于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应 强度每秒增加0.4T,方向竖直向上的磁场中,
设t=0,B=0,则需要多长时间斜面对导线的 支持力为零?(g取10m/s2)
如图所示,在蹄形磁铁的上方,放置一个可以
自由运动的通电线圈abcd,最初线圈平面与蹄
形磁铁处于同一竖直面内.则通电线圈的运动
情况是
( C)
___变___小_
(__3_无)__桌__面_(对有磁,无铁)的. 摩擦力
B
F
N
S
桌面对磁铁的摩擦力
_有______(有,无) 方向水___平__向__.右
练习:如图所示,金属杆 ab的质量为m,长为L, 通过的电流为I,处在磁 感应强度为B的匀强磁场 中,结果ab静止在水平 导轨上。若磁场方向与水 平导轨成θ角,求:
B
B
×F
B
α
α
B
F I
α
演示:如图所示,两条平行的通电直导线之间 会通过磁场发生相互作用
结论: 同向电流相互吸引。 反向电流相互排斥。
用学过的知识加以分析
二、安培力的大小
S I
N
当B⊥I时
F=ILB
S I
S Iθ
N
N
当B∥I时
F=0
当B和I夹角为θ 时,F的方向? F的大小?
B
S I
B1
B2
θθ
A.ab边转向纸外,cd边转向纸里,
同时向下运动
B.ab边转向纸外,cd边转向纸里,
同时向上运动
C.ab边转向纸里,cd边转向纸外,
同时向下运动
D.ab边转向纸里,cd边转向纸外,
同时向上运动
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒对导轨的压力。
B a θ
b
如图,在匀强磁场中放有下列各种形状的通电 导线,电流强度为I,磁感应强度为B,求各 导线所受到的安培力.
如图所示导体框中电流为I,导体框垂直于磁 场放置,磁场磁感应强度为B,AB与CD相 距为d,则在图甲、乙两种情况下,导体棒 MN和MON受到的安培力为多少?(图乙中 MN连线垂直于框架AB、CD)