5-2 电流的磁效应(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

§5-2 电流的磁效应 1 学习目标 掌握电流的磁效应及其规律。 2 第一章　电路基础 丹麦物理学家奥斯特于1820年发现，电流的周围存在着磁场。当把小磁针放在通电导线旁边时，小磁针会转动，如图a所示；在铁钉上绕上多匝漆包线，通入电流后，铁钉能吸住小铁钉，如图b所示。 3 电流磁效应 a)把小磁针放在通电导线旁边，小磁针会转动 b)接通电源，绕上漆包线的铁钉就成了磁铁 第一章　电路基础 上述现象表明，电流也能像磁铁一样产生磁场，并且电流越大，产生的磁场越强。电流通过导体后必然产生磁场的这种现象称为电流的磁效应。 电流所产生的磁场方向，可以用安培定则（也称右手螺旋定则）来判断。 4 第一章　电路基础 一、直导线电流产生的磁场 如图所示，用右手握住导线，让伸直的拇指指向电流方向，弯曲四指的指向就是磁场的方向。 5 直导线电流产生的磁场 第一章　电路基础 二、环形电流产生的磁场 如图所示，用右手握住通电螺线管，弯曲的四指指向电流方向，则拇指的指向就是磁场的方向。 6 环形电流产生的磁场 第一章　电路基础 §5-3 磁场对电流的作用 7 学习目标 1. 掌握磁场对载流直导体的作用。 2. 掌握磁场对通电线圈的作用。 3. 掌握磁场对运动电荷的作用。 8 第一章　电路基础 一、磁场对载流直导体的作用 通电的直导体周围存在磁场，它就成了一个磁体，把这个磁体放到另一个磁场中，它也会受到磁力的作用。这就是通常所说的“电磁生力”。 如图所示，在蹄形磁铁的两极中悬挂一根直导体并使导体与磁感线垂直，当有电流通过导体时，导体就会在磁场内受力而运动。而且磁场越强，导体中的电流越大，导体在磁场内的有效部分越长，导体所受的力就越大。通常把通电导体在磁场中受到的作用力叫作电磁力。 9 第一章　电路基础 10 通电直导体在磁场中受到电磁力的作用 第一章　电路基础 电磁力的大小可用下式表示： F＝BIlsin α 式中F——通电导体受到的电磁力，N； B——磁感应强度，T； I——导体中的电流，A； l——导体在磁场中的长度，m； α——电流方向与磁感线的夹角。 由电磁力的公式可以看出：当α＝90°时，sin 90°＝1，导体受到的电磁力最大。当α＝0°时，sin α＝0，导体受到的电磁力最小，等于零。 11 第一章　电路基础 通电导体在磁场内的受力方向，可用左手定则来判断。如图所示，平伸左手，使拇指垂直其余四指，手心正对磁场的方向，四指指向表示电流方向，则拇指的指向就是通电导体受力的方向。 12 左手定则 第一章　电路基础 13 通电直导体间的电磁力 a） 同向电流相互吸引 b） 异向电流相互排斥 第一章　电路基础 二、磁场对通电线圈的作用 磁场对通电线圈也有作用力。如图所示，将一矩形载流线圈放入均匀磁场中，当线圈在磁场中处于不同位置时，磁场对它的作用力大小也不同。线圈受力的方向可用左手定则进行判断。 14 磁场对通电线圈的作用 a)线圈平面与磁感线平行 b) 线圈平面与磁感线垂直 第一章　电路基础 1．线圈平面与磁感线平行时，线圈的左边受到的电磁力向下，右边受到的电磁力向上。这两个力矩共同推动线圈逆时针方向旋转。此时产生的转动力矩最大，如上图a所示。 2．线圈平面与磁感线垂直时，虽然线圈的上下两个边也受到电磁力，但是从上图b中可看出，这两个力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上，于是这两个力平衡，此时产生的转动力矩为零，线圈静止不动。 综上所述，把通电的线圈放到磁场中，磁场将对通电线圈产生一个电磁转矩，使线圈绕轴线转动。常用的电工仪表，如电流表、电压表、万用表等指针的偏转，就是根据这一原理制成的。 15 第一章　电路基础 三、磁场对运动电荷的作用 电流在磁场中受到的电磁力，实际上是运动电荷在磁场中受到的电磁力的宏观表现形式。为区别两者，通常把运动电荷在磁场中受到的电磁力称为洛仑兹力，用f 表示。 洛仑兹力的方向同样遵循左手定则：伸平左手，使拇指与其余四指垂直，让磁感线垂直穿过手心，四指指向正电荷运动方向（即电流方向。若是负电荷，应与电流方向反向），则拇指所指的方向就是洛仑兹力的方向，如图所示。 由于洛仑兹力的方向与电荷运动方向垂直，所以洛仑兹力只改变电荷运动的方向，而不会改变电荷在原方向上运动的速度。 16 第一章　电路基础 17 用左手定则判定洛仑兹力的方向 第一章　电路基础 $