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磁场对通电导线的作用

电动剃须刀、录音机、录像机、计算机、电动玩 具、电力机车、电子钟表、电车、高速电梯……
直流电动机示意图
一种电动机的定子和转子
时钟上的直流电动机
计算机软盘驱动器中的电动机,直流无刷电 动机使软盘转动,步进电动机用于变换磁道。
家 谈 电动机给家庭生活带来了什么变化 你家里哪些电器上有电动机? 如果没有电动机,你家里的哪些工作 要变电动为手动?如果没有电动机,你家 里的哪些工作根本不能做了?
课堂练习
练习1
一根导线长0.2m,通过3A的电流,垂直放
入磁场中某处受到的磁场力是6×10-2N,则该处
的磁感应强度B的大小是________T ;如果该导 0.1 线的长度和电流都减小一半,则该处的磁感应 强度的大小是________T 。 0.1
练习2
下列关于安培力的说法中,正确的是( C ) A.磁场中某处的磁感应强度的大小,就是通以 电流I,长为L的一段很短的导线放在该处时所受安 培力F与I、L的乘积的比值。 B.一段很短的通电导线放在某处不受安培力 作用,则该处一定没有磁场。 C.一段很短的通电导线放在磁场中A处时受安 培力比放在B处大,则A处磁感应强度可能比B处磁 感应强度大 D.因为B=F/(IL),所以某处的磁感应强度 B跟磁场力F成正比,跟电流强度I和导线长度L的乘 积IL成反比。
在演示1中,我们猜想安培力的大小可能 与电流的大小,以及通电导线的长度有关,那 么,事实是怎样的呢?让我们通过接下来的演 示2来证明猜想是否正确。
演示2
三块相悬挂在磁铁的 两极间,有电流通过时悬线将摆 动一个角度,通过这个角度可以 比较安培力的大小。
高考链接
1.【08广东卷】带电粒子进入云室会使云 室中的气体电离,从而显示其运动轨迹.图5是 在有匀强磁场云室中观察到的粒子的轨迹,a和b 是轨迹上的两点,匀强磁场B垂直纸面向里.该 粒子在运动时,其质量和电量不变,而动能逐渐 减少,下列说法正确的是( AC ) A.粒子先经地之a点,再经过b点 B.粒子先经过b点,再经过a点 C.粒子带负电 D.粒子带正电
通电线圈在磁场中受 到安培力会扭转,电 动机就是根据这个原 理设计的。
在磁场中,通电 线圈受到安培力的作 用,发生扭转,如果 给线圈通以方向合适 的电流,就可以使线 圈转动起来。我们使 用的电动机就是利用 安培力来工作的。现 在,电动机广泛应用 在工厂、办公室、家 庭里。
四.电动机
1.构造:各种电动机中都有由定子和转子。
2.[07广东卷]许多科学家在物理学发 展过程中做出了重要贡献,下列表述正确的 是(ABD ) A.卡文迪许测出引力常数 B.法拉第发现电磁感应现象 C.安培提出了磁场对运动电荷的作用力 公式 D.库仑总结并确认了真空中两个静止点 电荷之间的相互作用规律
3.[07年上海卷]磁场对放入其中的长为 l、电流强度为I、方向与磁场垂直的通电导线 有力F的作用,可以用磁感应强度B描述磁场的 F/IL 力的性质,磁感应强度的大小B=_________ , 在物理学中,用类似方法描述物质基本性质的 电场强度 等。 物理量还有___________
(1)定子:电动机中固定不动的部分,可以是 线圈,也可以是磁体。 (2)转子:电动机中转动的部分,线圈镶嵌在 硅钢片的槽中。 (3)电刷和整流子:直流电动机中,可以将电 流持续地提供给线圈,并适时地改变流入线圈的电流 方向,它们能使转子按一个方向持续地旋转。 2.种类:直流电动机、交流电动机
3.应用:

科学足迹 安培的平行导线实验
总结
两条平行的通电直导线之间会通过磁场 发生相互作用。 电流方向相同时,将会吸引;
电流方向相反时,将会排斥。
课堂小结
一、安培力 1.概念:通电导体在磁场中受到的力称为 安碚力F 2.大小:F=BIL 3.方向:左手定则确定。F⊥B,F ⊥ I,F 垂直I、B所在平面。 二、磁感应强度 1.公式: 2.物理意义:反映了磁场的强弱 3.单位:特斯拉,简称特,国际符号是T 4.方向:与该处磁场方向同 三、电动机
注意:
电场强度E用来描述电场的强弱,磁 感应强度B在磁场中的作用与此类似,由 于历史的原因,它不叫“磁场强度”。 磁感应强度B由磁场本身决定,与放 入的通电导线L无关、通电电流I无关、 与安培力F无关。
三.安培力的方向
左手定则:
伸开左手,使大拇 指跟其余四个手指垂直, 并且都跟手掌在一个平面 内,把手放入磁场中,让 磁感线垂直穿入手心,并 使伸开的四指指向电流的 方向,那么,大拇指所指 的方向就是通电导线在磁 场中所受安培力的方向。
二.磁感应强度
1.定义: B反映了磁场的强弱,叫做磁感应强度。 2.公式: B=F/IL 3.单位: 特斯拉,简称,特(T) 1T=1N/A· m 4. 匀强磁场:磁场的某一区域里,磁 感应强度的大小和方向处处相同,这个区域 的磁场叫匀强磁场。
5、B的一般大小: 常见的地磁场磁感应强度约是3×10-5T~7×10- 5 T,永磁铁磁极附近的磁感应强度约是10-3 T~ 1T。在电机和变压器的铁芯中,磁感应强度可达 0.8T~1.4T 6、方向: 把某一点磁场的方向定义为该点的磁感应强度的 方向。 磁场的方向: 小磁针静止时N 极所指的方向 沿磁感线的切线方向 磁感应强度全面地反映了磁场的强弱和方向。
(3)通电螺线管:右手握住螺线管,让弯 曲的四指所指的方向跟电流的方向一致,拇指 所指的方向就是螺线管内部的磁感线的方向。
直导线
环形导线
通电螺线管
前言 : 既然通电导线能产生磁场, 它本身也相当于一个磁体,那么 通电导线是否也受到磁场力的作 用呢?
今天,就让我们共同去探究通电导线 在磁场中的受力情况!
F方向,既跟磁感 应强度B的方向垂 直,又跟电流I的 方向垂直。
F
I B
1.如图所示,表示一根放在磁场里的通电直导线,直 导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、磁感应 强度这两个物理量的方向,请标出安培力的方向。 (用“ · ”表示磁感线垂直于纸面向外,“×”表示磁 感线垂直于纸面向里;“⊙” 表示电流垂直于纸面向 外,“ ” 表示电流垂直于纸面向里。)
知识回顾
1.电流的磁效应:电流也能产生磁场。这个 现象称为电流的磁效应。 2.电流磁场的方向:由安培定则确定(也叫 右手螺旋定则)。 3.安培定则:内容分三种不同情况。 (1)直线电流:右手握住导线,伸直的拇指 的方向代表电流的方向,那么弯曲的四指所指的方 向就是磁感线的环绕方向。 (2)环形电流:右手握住环形导线,弯曲的 四指所指的方向就是电流的方向,拇指所指的方向 就是环形中心轴线上的磁感线的方向。
在匀强磁场中探 究影响通电导线 受力的因素
结论
1.规律: ①在同一磁场中,通电导线长度一定时,电 流越大,导线所受安培力越大; ②在同一磁场中,电流一定时,通电导线越 长,导线所受安培力越大。 2.结论:精确的实验表明,通电导线在磁场 中受到的安培力F的大小,既与导线的长度L成正 比,又与导线中的电流I成正比,即与I和L的乘积 成正比 。 3.公式:F=BIL (B是比例系数)
练习4
关于磁场和磁感线的描述,正确的说法有 ( AB ) A.磁极之间的相互作用是通过磁场发生的, 磁场和电场一样,也是一种物质 B.磁感线可以形象地表现磁场的强弱与方 向 C.磁感线总是从磁铁的北极出发,到南极 终止 D.磁感线就是细铁屑在磁铁周围排列出的 曲线,没有细铁屑的地方就没有磁感线
练习5
× × × × I × × × × × × × × × × × × F B
2.如图所示,表示一根放在磁场里的通电直导线, 直导线与磁场方向垂直。图中已分别标明电流、 磁感应强度和安培力这三个物理量中两个的方向, 请标出第三个量的方向。
B F
F I (1)
.I
B
(2)
如果放在磁场中 的不是一段通电的导 线,而是一个通电的 矩形线圈abcd(如 图),会发生什么现 象? 通电线圈会转动起来 通电线圈在磁 场中如何运动?
磁场中某点的磁感应强度的方向( CD ) A.放在该点的通电直导线所受的磁场力的方向
B.放在该点的正检验电荷所受的磁场力的方向
C.放在该点的小磁针静止时N极所指的方向
D.通过该点磁感线的切线方向
教材习题答案
1.答:左图:直导线所受安培力竖直向下; 中图:磁场方向竖直向上;右图:电流方向垂 直纸面向外。 2.答:因地球表面附近地磁场的磁感应强 度约为(0.3×0.7)×10-4T,据F=BIL得,通电 导线在地磁场中所受安培力约为(0.6×1.4) ×10-4N 3.略。 4.答:地磁场对这根导线的安培力为 3×10-2N,方向指向地心。
一.安培力
观察安培力
演示1
把一段直导线放到磁场中,当导线中 有电流通过时,可以看到原来静止的导线 会发行运动。 N A
S
1.实验现象: 当导线方向与磁场方向垂直时,它所受的安 培力最大 当导线方向与磁场方向一致时,导线不受安 培力 当导线方向与磁场方向斜交时,它所受的安 培力介于最大值和0之间。 2.安培力: 通电导体在磁场中受到的力称为安培力F。 3.思考: 影响安培力大小的因素有哪些?(垂直时) 4.猜想: ①导线的长度L; ②电流的大小I 。
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