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称为安培力。
安培力的方向
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。
平行的通电导线之间的相互作用
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。
安培力的大小
通电导线与磁场垂直:在匀强磁场中,当通电直导线与磁场方向垂直时,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。
F=BIL
通电导线与磁场平行:F=0
当通电导线与磁场不垂直也不平行,夹角为θ
F=BILsinθ
技的d3be3962升软a2c8广b13e根科学司b868网学限有eddbbd3f东4e708279智件优学学途-慧公元 θ表示磁场方向与电流方向间的夹角
解析:把磁感应强度B分解为两个分量
与导线垂直的分量: B⊥=Bsinθ,对导线有力的作用F=BILsinθ
另一分量与导线平行 B∥=Bcosθ,对导线没有有力的作用
有效长度
安培力的大小计算公式中,L是指有效长度,不是导线的实际长度。
当导线与磁场垂直的时候,连接导线两端的直线就等于有效长度。相应的电流从始端流向末端。
磁电式电流表
原理
安培力与电流之间的关系
构造
磁铁 线圈 螺旋弹簧 指针 软铁 极靴
特点
两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱,使极靴与圆柱间的磁场都沿半径方向,使线圈平面都与磁场方向平行,从而使表盘刻度均匀。
工作原理
线圈在磁场中的受力示意图
当电流通过线圈时,导线受到安培力的作用,由左手定则知,线圈左右两边所受到的安培力的方向相反,于是架在轴上的线圈就要转动,通过转轴收紧螺旋弹簧使其变形,反抗线圈的转动,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。线圈中的电流方向改变时,安培力的方向随着改变,指针的偏转方向也随着改变。所以,根据指针的偏转方向,可以知道被测电流的方向。
优点
灵敏度高,可以测很微弱的电流
缺点
线圈的导线很细,允许通过的电流很弱。
磁电式电流表辐向磁场使线圈运动到各处时受力大小不变,所以偏角和电流的大小成正比,刻度均匀。