人教版高中物理選修3-1第三章第4節(jié)通電導(dǎo)線在磁場中受到的力(共29張PPT)

1、3.4 通電導(dǎo)線在磁場中 受到的力 1、知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定 安培力的方向，并能用左手定則解答有關(guān) 問題 2、學(xué)會(huì)用公式F=BIL計(jì)算安培力的大小 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。演示：按照右圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 1 1、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受、改變導(dǎo)線中電流的方向，觀察受 力方向是否改變。力方向是否改變。 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力 一、安培力的方向一、安培力的方向 I I B B F F 2 2、上下交互磁場的位置以改變磁場、上下交互磁場的位置以改變磁場 的方向，觀察受力方向是否變化的方向，觀察受力方向是否變化 F F

2、 I I B B F F I I B B I I B B F F 課堂探究課堂探究 F F、B B、I I方向關(guān)系方向關(guān)系 B B I I F F 示意圖示意圖 安培力方向既與電流方向垂直又與安培力方向既與電流方向垂直又與 磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所 在的平面在的平面 左手定則：左手定則：伸開左手伸開左手, ,使拇指與其使拇指與其 余四個(gè)手指垂直余四個(gè)手指垂直, ,并且都與手掌在并且都與手掌在 同一平面內(nèi)同一平面內(nèi); ;讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn) 入入, ,并使四指指向電流的方向，這并使四指指向電流的方向，這 時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在時(shí)

3、拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在 磁場中所受安培力的方向磁場中所受安培力的方向 遵循左手定則遵循左手定則 B B I I F F 示意圖示意圖 安培力方向既與電流方向垂直又與安培力方向既與電流方向垂直又與 磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所磁場方向垂直，即垂直于電流和磁場所 在的平面在的平面 畫出圖中通電導(dǎo)線所受力畫出圖中通電導(dǎo)線所受力的方向。的方向。 F I B I B F I B B I I I I B B 30 I F F BB I F 畫出圖中通電導(dǎo)線所受力畫出圖中通電導(dǎo)線所受力的方向。的方向。 B B F （1 1） 在在勻強(qiáng)磁場勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方中，在通電直導(dǎo)線與磁場方

4、向向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F F等于磁感應(yīng)等于磁感應(yīng) 強(qiáng)度強(qiáng)度B B、電流、電流I I和導(dǎo)線的長度和導(dǎo)線的長度L L三者的乘積。三者的乘積。 問題問題: :如果既不平行也不垂直呢？如果既不平行也不垂直呢？ 二、安培力的大小二、安培力的大小 即：即： F=ILBF=ILB （2 2）平行時(shí)：）平行時(shí)：F F0 0 B B I I I I B B 0 o 0F 90 O FIBL 把磁感應(yīng)強(qiáng)度把磁感應(yīng)強(qiáng)度B B分解為兩個(gè)分量：分解為兩個(gè)分量： 一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直一個(gè)分量與導(dǎo)線垂直 B B1 1=Bsin=Bsin 另一分量與導(dǎo)線平行另一分量與導(dǎo)線平行 B B2 2

5、=Bcos=Bcos 平行于導(dǎo)線的分量平行于導(dǎo)線的分量B B2 2不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，不對(duì)通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力， 通電導(dǎo)線所受作用力僅由通電導(dǎo)線所受作用力僅由B B1 1決定決定 即即F=ILBF=ILB1 1 F=ILBsinF=ILBsin B B2 2 B B1 1 二、安培力的大小二、安培力的大小 將將B B1 1=Bsin=Bsin代入得代入得 通電直導(dǎo)線與磁場方向通電直導(dǎo)線與磁場方向不垂直不垂直的情況的情況 對(duì)公式對(duì)公式 的理解：的理解： F F安 安不僅與 不僅與B B、I I、L L有關(guān)，還與放置方式有關(guān)有關(guān)，還與放置方式有關(guān) 解決：解決：B B與與I I不垂直，分解不垂直，

6、分解B B或或把把L L朝垂直朝垂直B B方向投影方向投影 F F安 安 BILBIL 只適用勻強(qiáng)磁場只適用勻強(qiáng)磁場 F FILBILB 當(dāng)當(dāng)BIBI時(shí)時(shí)F F0 0 當(dāng)當(dāng)BIBI時(shí)時(shí) L LL L L L L L 3.3.將長度為將長度為20cm20cm，通有，通有0.1A0.1A電流的直導(dǎo)線放入電流的直導(dǎo)線放入 勻強(qiáng)磁場中，電流與磁場方向如圖，已知磁感應(yīng)勻強(qiáng)磁場中，電流與磁場方向如圖，已知磁感應(yīng) 強(qiáng)度為強(qiáng)度為1T1T，試求出下列各圖中導(dǎo)線所受的安培力，試求出下列各圖中導(dǎo)線所受的安培力 的大小和方向。的大小和方向。 4.如圖所示導(dǎo)體框中電流為如圖所示導(dǎo)體框中電流為I，導(dǎo)體框垂直于磁，導(dǎo)體框垂

7、直于磁 場放置，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為場放置，磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，AB與與CD相距為相距為 d，則在圖甲、乙兩種情況下，導(dǎo)體棒，則在圖甲、乙兩種情況下，導(dǎo)體棒MN和和MO N受到的安培力為多少？受到的安培力為多少？ (圖乙中圖乙中MN連線垂直于框架連線垂直于框架AB、CD) 5.5.如圖所示如圖所示, ,在傾角為在傾角為的的光滑光滑斜面上斜面上, ,有一有一 導(dǎo)體棒，電流為導(dǎo)體棒，電流為I,I,長為長為L,L,質(zhì)質(zhì) 量為量為m m，在豎直，在豎直 向上的磁場中向上的磁場中靜止靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B B為為 _._. B B=mgtan/IL 擴(kuò)展擴(kuò)展1：欲使它靜止在斜面上欲使它靜止在斜面

8、上, 外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B的最小值的最小值為為_, 方向方向_. mgsin=BIL B=mgsin/IL B 1 1、電流表的構(gòu)造、電流表的構(gòu)造 最基本的部分是磁鐵和放在磁 鐵兩級(jí)間的線圈。 三、磁電式電流表三、磁電式電流表 2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理: : （1 1）當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈左右兩邊都要受到方向相反）當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈左右兩邊都要受到方向相反 的安培力，使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)，的安培力，使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)使螺旋彈簧被扭動(dòng)， 反抗線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。反抗線圈轉(zhuǎn)動(dòng)。 （3 3）蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管

9、）蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻射分布的，不管 通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，表盤通電線圈轉(zhuǎn)到什么角度，它的平面都跟磁感線平行，表盤 的刻度就是均勻的了。的刻度就是均勻的了。 （2 2）電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大。）電流越大，安培力就越大，螺旋彈簧的形變也就越大。 所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小。所以，從線圈偏轉(zhuǎn)的角度就能判斷通過電流的大小。 3 3、磁電式電流表的特點(diǎn)、磁電式電流表的特點(diǎn) 1 1）表盤的刻度均勻，）表盤的刻度均勻，II。 2 2）靈敏度高，但過載能力差。）靈敏度高，但過載能力差。 3 3）滿偏電流）滿偏電流I Ig g，內(nèi)阻

10、，內(nèi)阻R Rg g反映了電流表的反映了電流表的 最主要特性。最主要特性。 NS F （1 1）繩子拉力）繩子拉力_ ( (變大變大, ,變小變小, ,不變不變) ) （2 2）桌面對(duì)磁鐵的支持力）桌面對(duì)磁鐵的支持力 _ （3 3）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力）桌面對(duì)磁鐵的摩擦力 _(_(有有, ,無無).). 變大變大 變小變小 無無 N S F 桌面對(duì)磁鐵的摩擦力桌面對(duì)磁鐵的摩擦力 _(_(有有, ,無無) ) 方向方向_._. 有有 水平向右水平向右 F F B B 6、兩條導(dǎo)線互相垂直，但相隔一小段距離，其 中ab固定，cd可以自由活動(dòng)，當(dāng)通以如圖所示電流后， cd導(dǎo)線將（） A.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，

11、同時(shí)靠近ab B.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開ab C.順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)離開ab D.逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)靠近ab a a b b c cd d 7如圖所示，用細(xì)繩懸于 O 點(diǎn)的可自 由轉(zhuǎn)動(dòng)的通電導(dǎo)線 AB 放在蹄形磁鐵的 上方，當(dāng)導(dǎo)線中通以圖示方向電流時(shí)， 從上向下看，AB 的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及細(xì)繩中 張力變化的情況為( ) AAB 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，張力變大 BAB 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，張力變小 CAB 順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，張力變小 DAB 逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，張力變大 8.如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電 流,線圈將會(huì)( ) A.縱向收縮,徑向膨脹 B.縱向伸長,徑向膨脹 C.縱向伸長,徑向收縮 D.縱向收縮,徑向收縮

12、 縱向 9.9.通電直導(dǎo)線附近有一個(gè)小的通電閉合矩形線圈通電直導(dǎo)線附近有一個(gè)小的通電閉合矩形線圈abcdabcd， 直導(dǎo)線直導(dǎo)線ABAB和線框在同一平面內(nèi)放置，若電流和線框在同一平面內(nèi)放置，若電流I I2 2沿順時(shí)針方沿順時(shí)針方 向，則小線框的運(yùn)動(dòng)情況是向，則小線框的運(yùn)動(dòng)情況是 （ ） A A向右運(yùn)動(dòng)向右運(yùn)動(dòng) B B靜止不動(dòng)靜止不動(dòng) C C向左運(yùn)動(dòng)向左運(yùn)動(dòng) D D發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)， 同時(shí)向遠(yuǎn)離直同時(shí)向遠(yuǎn)離直 導(dǎo)線方向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)線方向運(yùn)動(dòng) C C a bc d 10.如圖 10所示 ，一條形磁鐵放在水平桌面上，在磁鐵右 上方固定一根與磁鐵垂直的長直導(dǎo)線當(dāng)導(dǎo)線中通以由外 向內(nèi)的電流時(shí)（ ） 圖 10 A磁鐵受到向左的摩擦力，且對(duì)桌面的壓力減小 B磁鐵受到向右的摩擦力，且對(duì)桌面的壓力減小 C磁鐵受到向左的摩擦力，且對(duì)桌面的壓力增大 D磁鐵不受摩擦力，對(duì)桌面的壓力不變 11.如圖所示，蹄形磁體用懸線懸于O點(diǎn)，在 磁鐵的正下方有一水平放置的長直導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線 中通以由左向右的電流時(shí)，蹄形磁鐵的運(yùn)動(dòng)情況 將是( ) A靜止不動(dòng) B向