第2节安培力与磁电式仪表.DOC

1、第2章 第2节 安培力与磁电式仪表磁场的方向 磁感线磁场的基本特性是村处在磁场中的磁极和通电导线有力的作用。磁场具有方向，物理学中规定：在磁场中的某一点，小磁针N极受力的方向，即小磁针静止时N极所指的方向，就是该点的磁场方向。初中我们学过，在磁场中可以利用磁感线（magnetic induction line）来形象地描写各点的磁场方向。所谓磁感线，是在磁场中画出的一些有方向的曲线，在这些曲线上，每一点的切线方向都与这点的磁场方向相同（图2.2-1）。演示在磁铁上放一块玻璃板，在玻璃板上均匀地撒一层细铁屑，细铁屑在磁场里被磁化成“小磁针”。轻敲玻璃板使铁屑能在磁场作用下转动，铁屑静止时有规则地

2、排列起来，就显示出磁感线的形状（图2.2-2）。图2.2-3表示条形磁铁和蹄形磁铁的磁感线的分布状况。从图中可以看出，磁铁外部的磁感线是从磁铁的北极出来，进入磁铁南极。图2.2-4甲、乙分 表示 线电 磁场和通电 线 磁场的磁感线分布状况。电 磁感线的方向与电 方向 的 可以用 定则（Ampere rule， 线定则）来 定： 通电 导线，用 导线， 的 指所指的方向与电方向一 ， 曲的 指所指的方向就是磁感线的 方向（图2.2-5甲） 通电 线，用 线 ， 曲的 指所指的方向与电 的方向一 ， 指所指的方向就是 线 部磁感线的方向（图2.2-5乙）。安培力 磁感应强度磁场 有方向，有的 同。

3、的电磁铁能currency1起成“的，小的磁铁能起小铁。我们fifl表示磁场的 电场的时，我们分 电在电场中的受力况，”表示电场的物理电场。 地，磁场 中的通电导线有磁场力的作用，磁场的，从分 电 在磁场中的受力况 ，出表示磁场的物理。我们以通电 导线，磁场 通电导线的作用 规。磁场 通电导线的作用力 力（Ampere force）。” ，我们导线方向与磁场方向 时， 力的小与 有 。的象与我们 的象进 ， 能 的 象 有 的 示。演示图2.2-6所示， 块相同的蹄形磁铁 列放 ，可以 磁极 的磁场是均匀的。一 导线 在磁铁的 极 ，有电 通过时 线 动一 ，通过这 我们可以 力的小。分 通“

4、2、3”和“1、4”可以导线通电部分的 ，电 外部电 。 导线通电部分的 ，电 的小 电 ，导线通电部分的 。 这 通电导线受力小的。通电导线 一定时，电 ，导线所受 力就 电 一定时，通电导线， 力 。 ，通电导线在磁场中受的 力的小， 与导线的 L成 ，又与导线中的电 I成 ， 就是说F与I和L的乘积成 ，用公式表示就是FBIL或者B上式中的 值B表示磁场的， 做磁感应（magnetic induction）。在国际单位 中，磁感应B的单位是特斯拉（tesla），特，以符号T表示。磁场 通电导线的作用力 电场 电的作用力复杂些，但是问题的思 是相同的。电场力与电场的 是：FEqE地面附近地

5、磁场的磁感应约是0.310-40.710-4 T，学校 室所用永磁铁附近的磁感应约10-31 T，在压器和电机的铁芯中，磁感应可达0.81.5T，“阿尔法”磁谱仪的永磁体中，磁感应0.134 T。我们定义”磁感应的小，磁感应还有方向。前面说的“磁场的方向”，即小磁针北极受力时方向，指的就是磁感应的方向。磁感应B、电 I和 力F 者的方向 有一定的 。下面我们通过 来它们的 。实验利用 图2.2-7所示的装 ， 通电导线所受 力的方向进 。通过调换磁铁 极的位 来磁场方向，通过电源 负极的连方式来电 方向， 的象纪录在表格中。步骤 初始状态 磁场的方向电 的方向同时磁场和电 的方向象磁场方向、电

6、方向、 力方向 的 表明：通电导线所受 力的方向总是 磁感线和通电导线所在的平面，力的方向跟电 的方向和磁场的方向 者 的 可用左 定则（left-hand rule）表示： 开左 ，使 指与 指 在同一平面 ， 磁感线 进入掌心， 使 指指向电 方向，则 指所指的方向就是通电导线在磁场中所受 力的方向。像在电场中可以用电场线的疏密程 表示电场的小一fl，在磁场中 可以用磁感线的疏密程 表示磁感应的小。在同一 磁场的磁感线分布图上，磁感线密的地方，磁感应。这fl，磁感线的分布就可以形象地表示磁场的和方向。从图2.2-2、图2.2-3可以看出，离磁体或电 远的地方，磁感应小。果磁场的某一区域里，

7、磁感应的小和方向处处相同，这 区域的磁场 做匀磁场（uniform magnetic field）。匀磁场是最单但又很重的磁场，在电磁仪器中有重的应用。距离很近的 异名磁极 的磁场（图2.2-9）、通电 线 部的磁场（除边缘部分外），都可以 是匀磁场。磁电式仪表的结构和原理读电 表时，际上是在看电 表指针偏转 的小。 指针偏转的 可以表示电 的小 我们来 电 表的 部结构。学校 室使用的电 表是磁电式仪表，它是据磁场 通电线圈的作用 成的。这种电 表的构造 图2.2-10所示。在一 磁性很的蹄形磁铁的 极 有一 线圈，线圈的 端分 在 旋弹簧上，被测电 经过这 弹簧 入线圈。线圈 在一 可以

8、轴转动的铝框上，铝框的转轴上装有指针，铝框 部是固定的圆柱形铁芯。蹄形磁铁和铁芯 的磁场是均匀辐向分布的（图2.2-11），无论通电线圈转 位 ，它的平面都跟磁感线平 。当电 通过线圈的时，线圈上跟铁芯轴线平 的 边受 力的作用，线圈沿顺时针方向转动。线圈转动， 旋弹簧被扭动，弹簧扭动产生的弹力阻碍线圈的转动，当使线圈转动和阻碍线圈转动的作用相平衡时，线圈停止转动。线圈中的电 ， 力 就，线圈和指针偏转的 就。此，据指针偏转 的小，就可以测得电 的小。当线圈中的电 方向时， 力的方向随，指针的偏转方向 随。所以据指针的偏转方向，可以 道被测电 的方向。磁电式仪表的优点是灵 ，可以测很的电 点是

9、 线圈的导线很细，通过的电 很（ ）， 通过的电 过 值，很 它 ，这一点一定 问题与练习1 一 1.5 m的 导线，通有1 A的电 ， 它放在B0.2 T的匀磁场中， 与磁场方向 ，这 导线所受的 力有 2 图2.2-12，某同学 作”一 动 装 ， 电磁铁a的电 开 S，使S 时 一 得很近的电磁铁b 开。电磁铁b的电源 ， 在图中线框 画出电磁铁a的电源极性。3 图2.2-13表示一放在磁场中的通电导线，图中甲、乙、中分 明”电 、磁感应和 力 中 的方向，在图中画出 的方向。本用“ ”表示磁感线 面向外，“”表示磁感线 面向里 “currency1”表示电 面向外，“”表示电 面向里。