3.4通电导线在磁场中受力
由左手定则可知,当 流入线圈中的电流方向改变时, 线圈上产生的安培力的方向也 改变,从而使线圈和指针偏转 的方向也改变。所以,根据指 针偏转的方向,可以知道被测 电流的方向。
θ=NBIS/k
电流表的特点
1、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; 2、电流和安培力成正比,所以电流 表的刻度是均匀的; 3、电流方向改变,安培力方向也 改变,线圈朝相反方向转动。
b a
GGLX 巩固练习
如图所示,向一根松弛的导体线圈中通以
电流,线圈将会
() A
A.纵向收缩,径向膨胀
B.纵向伸长,径向膨胀
纵向
C.纵向伸长,径向收缩
D.纵向收缩,径向收缩
四、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)。
【复习】
历史上最早发现电流的磁效应的人物 是谁呢? 奥斯特:通电导线对磁针有力的作用
思考与讨论
反过来思考:磁针对通电导线有无力的 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。
4、通电导线在磁 场中受到的力
安培力(Ampere force)的方向
1、定义:磁场对电流的作用力称为安培力, 是为了纪念安培而命名的。
B I
B I
BI
30°
0
0.02N
水平向右
0.02N 垂直导线, 斜向左上方
例题:如图所示,在匀强磁场中用两根柔软的细线将
金属棒ab悬挂在水平位置上,金属棒中通入由a到b
的稳定电流I,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:
(
AC )
(A)适当增大电流I (B)将电流反向并适当改变大小 (C)适当增大磁场 (D)将磁场反向并适当改变大小
×
解析:两电流不平行时,有转动到相互平 行且电流方向相同的趋势
两条导线互相垂直,但相隔一小段距离,其中ab固定,
cd可以自由活动,当通以如图所示电流后,cd导线将
( )D
A.顺时针方向转动,同时靠近ab
a
B.逆时针方向转动,同时离开ab
c
d
C.顺时针方向转动,同时离开ab
b
D.逆时针方向转动,同时靠近ab
上跟轴线平行的两边
在安培力作用下,使
θ
线圈绕轴线转动,从
而使螺旋弹簧被扭动。
当安培力产生的力矩
和弹簧的扭转力矩相
平衡时,线圈才停止
转动。
电流表的工作原理
由于安培力与电流成 正比,当线圈中流入的电流越 大时,线圈上产生的安培力越 大,线圈和指针转过的角度也 越大。因此,根据指针偏转角 度的大小,可以知道被测电流 的强弱。
.
铁芯、线圈和指针是一个整体可以转动。
电流表的构造
电流表构造中最 大的特点就是在蹄形 磁铁和铁芯间的磁场 是均匀地辐向分布的 (即沿直径方向分 布),如图所示。
这样的构造使得线 框在转动过程中,其平 面始终与磁场平行,即 受到安培力的线框中的 两边始终与磁场垂直。
电流表的工作原理
如图所示,当电
流通过线圈时,线圈
F
B
I
B
FI
α
α
B
F
B
F
BI
I
I
30 F
°
α
问题: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。
请使用刚学过的知识解释本实验 结果。
同向电流
反向电流
F
F
FF
三、安培力的大小
(1) 在匀强磁场中,在通电直导线与磁场方向垂直 的情况下,导线所受安培力F等于磁感应强度B、电 流I和导线的长度L三者的乘积。
B
I
示意图
左手定则:伸开左手,使拇指与其
余四个手指垂直,并且都与手掌在同 一平面内;让磁感应线从掌心进入, 并使四指指向电流的方向,这时拇 指所指的方向就是通电导线在磁场 中所受安培力的方向
再次提醒:一定要使用左手!
二、安培力方向的判断
I
F FI
B
B
I
F FI
B
B
二、安培力方向的判断
B B
B
I
I
问题2:F、B、I一定两两垂直吗? 结论:F一定与B垂直,一定与I垂直。但B与I不一 定垂直。
思考与讨论 F=BIL中的L为有效长度
试指出下述各图中的安培力的大小。
L
L
L
F=BIL
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将长度为20cm、通有0.1A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1T。试求出下列各图中导线所受安培力的大 小和方向
GGLX 巩固练习
如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在
磁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
情况将是(C )
A.静止不动
B.向纸外平动
C.N极向纸外,S极向纸内转 动
D.N极向纸内,S极向纸外转
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B 磁场中某处的磁感线如图所示 ( )
A.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba>Bb B.a、b两处的磁感应强度的大小不等,Ba<Bb C.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处大 D.同一通电导线放在a处受力一定比放在b处小
思考与讨论
在电场中,电场强度的方向就是正电荷 所受电场力的方向。那么,在磁场中,磁感 应强度的方向是不是通电导体在磁场中的受 力方向呢?
实验表明:通电导体在磁场中受力方向与 电流方向和磁场方向有关。
实验结果分析 试画出下述两实验结果的正视图:
B
FI
B
IF
F、B、I方向关系 遵循左手定则
安培力方向既与电流方向垂直又与 F 磁场方向垂直,即垂直于电流和磁场所 在的平面
a
I
b
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如图所示,直角三角形abc组成的导线框内通有电流I =1A,并处在方向竖直向下的匀强磁场B=2T中, AC=40cm∠,a =30o,求三角形框架各边所受的安培力。
Fbc = 0N Fab = Fac = 0.69 N
c
b
I
a
B
例题
自由
˙ ˙˙
F
˙˙ ˙ 固定
×
×
×
F
×
×
即: F = BIL
(2)平行时: F = 0
B
θ
问题:如果既不平行也不垂直呢?
I
三、安培力的大小
B
通电直导线与磁场方向不垂直的情况
把磁感应强度B分解为两个分量:
B1
B2
θ
一个分量与导线垂直 B1=Bsinθ
另一分量与导线平行 B2=Bcosθ
I
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
即F=ILB1 将B1=Bsinθ代入得 F=ILBsinθ
0o
F 0
90O F IBL三、安培力大小公式: F=ILBsinθ θ表示磁场方向与电流方向间的夹角 注:B通电导体所在处的磁感应强度大小
问题1:若B与I不垂直时,F安与B和I方向关系可以
概括为哪句话?这时左手定则对磁感应线有何要求?