高中物理3.4磁場對通電導(dǎo)線的作用力課件新人教版選修3-1

1、第四節(jié)第四節(jié) 磁場對通電導(dǎo)線的作用力磁場對通電導(dǎo)線的作用力第三章第三章 磁場磁場安培力安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力通電導(dǎo)線在磁場中受到的力一、安培力的方向一、安培力的方向按照右圖所示進行實驗。按照右圖所示進行實驗。1、改變導(dǎo)線中、改變導(dǎo)線中 電流的方向，觀察電流的方向，觀察受力方向是否改變。受力方向是否改變。2、上下交互磁場的位置以改變磁、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。場的方向，觀察受力方向是否變化。通過這兩種情況的分析，我們實際通過這兩種情況的分析，我們實際上已經(jīng)了解了導(dǎo)線受力的方向與磁上已經(jīng)了解了導(dǎo)線受力的方向與磁場方向、電流方向的關(guān)系。你能用場方向、電流方

2、向的關(guān)系。你能用簡潔的方法表示這個關(guān)系嗎？簡潔的方法表示這個關(guān)系嗎？實驗演示：實驗演示：安培力方向垂直于電流和磁場方向，即安培力方向垂直于電流和磁場方向，即垂直于電流和磁場所在的平面。垂直于電流和磁場所在的平面。IBFIBFIFBBBIFBI判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向判定以下通電導(dǎo)線所受安培力的方向問題：問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條會通過磁場發(fā)生相互作用。在什么情況下兩條導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運導(dǎo)線相互吸引，什么情況下相互排斥？請你運用學(xué)過的知識進行討論并做出預(yù)測，然后用實用學(xué)過的知識進

3、行討論并做出預(yù)測，然后用實驗檢驗?zāi)愕念A(yù)測。驗檢驗?zāi)愕念A(yù)測。電流方向相同時，將會吸引電流方向相同時，將會吸引; ;電流方向相反時，將會排斥。電流方向相反時，將會排斥。?演示：演示：IIFF分析：分析：電流方向相同電流方向相同電流方向相反電流方向相反IIFF問題：在勻強磁場問題：在勻強磁場B中，通電直導(dǎo)線與磁場方向中，通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直垂直的情況下，導(dǎo)線上的電流為的情況下，導(dǎo)線上的電流為I，導(dǎo)線所受安培力，導(dǎo)線所受安培力F應(yīng)應(yīng)怎樣求？怎樣求？ （1） 在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂垂直直的情況下，導(dǎo)線所受安培力的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強

4、度等于磁感應(yīng)強度B、電、電流流I和導(dǎo)線的長度和導(dǎo)線的長度L三者的乘積。三者的乘積。 即：即： F=ILB平行呢？平行呢？（2 2）平行時：）平行時：F F0 0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?。憾?、安培力的大?。喊汛鸥袘?yīng)強度B分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直 B1=Bsin另一分量與導(dǎo)線平行 B2=Bcos平行于導(dǎo)線的分量B2不對通電導(dǎo)線產(chǎn)生作用力，通電導(dǎo)線所受作用力僅由B1決定。即F=ILB1，將B1=Bsin代入得：F=ILBsinF=ILBsin0o0F 90OFIBLIBB2B1安培力的大小：安培力的大?。?（1） 在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向

5、在勻強磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方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等于磁感應(yīng)強度等于磁感應(yīng)強度B、電流電流I和導(dǎo)線的長度和導(dǎo)線的長度L三者的乘積。三者的乘積。 即：即： F=ILB（2 2）平行時：）平行時：F F0 0（3）公式：）公式： F=I L B sin表示磁場方向與電流方向間的夾角表示磁場方向與電流方向間的夾角 在中學(xué)階段，在中學(xué)階段，F(xiàn)=I L B sin僅適用于勻強磁場僅適用于勻強磁場三、磁電式電流表三、磁電式電流表1 1、磁電式電流表由哪些基本部分組成？最基、磁電式電流表由哪些基本部分組成？最基本的是哪些部分？本的是哪些部分？2 2、這些基本組成部

6、分哪些是可以動的？哪些、這些基本組成部分哪些是可以動的？哪些是固定的？是固定的？3 3、各個部分起到什么作用？、各個部分起到什么作用？4 4、你可以簡述磁電式電流表的工作原理嗎？、你可以簡述磁電式電流表的工作原理嗎？1、磁電式電流表的構(gòu)造：、磁電式電流表的構(gòu)造：刻度盤、指針、蹄形磁鐵、極靴（軟鐵制成） 、螺旋彈簧、線圈、圓柱形鐵芯（軟鐵制成）。最基本的是磁鐵和線圈。最基本的是磁鐵和線圈。鐵芯、線圈和鐵芯、線圈和指針是一個整體指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動?？梢赞D(zhuǎn)動。關(guān)于電流表的工作原理，請思考關(guān)于電流表的工作原理，請思考 線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的線圈的轉(zhuǎn)動是怎樣產(chǎn)生的? 線圈為什么不一直轉(zhuǎn)下去？線圈為什

7、么不一直轉(zhuǎn)下去？ 為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以為什么指針偏轉(zhuǎn)角度的大小可以說明被測電流的強弱說明被測電流的強弱? 如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定如何根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向來確定電路上電流的方向電路上電流的方向? 使用時要特別注意什么使用時要特別注意什么?2 2、電流表的工作原理、電流表的工作原理 1、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，它的平面都跟磁感應(yīng)線平行，當(dāng)電流通過線圈時線圈上跟鐵軸平行的兩邊都要受到安培力，這兩個力產(chǎn)生的力矩使線圈發(fā)生轉(zhuǎn)到，線圈轉(zhuǎn)動使螺旋彈簧被扭動，產(chǎn)生一個阻礙線圈轉(zhuǎn)動的力矩，其 大小隨線圈轉(zhuǎn)動的角度增大而增大，當(dāng)這種阻礙力矩和安培力產(chǎn)生的使線

8、圈轉(zhuǎn)動的力矩相平衡時，線圈停止轉(zhuǎn)動。2、磁場對電流的作用力與電流成正比，因而、磁場對電流的作用力與電流成正比，因而線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越線圈中的電流越大，安培力產(chǎn)生的力矩也越大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根大，線圈和指針偏轉(zhuǎn)的角度也越大，因而根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強弱。流的強弱。3、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力、當(dāng)線圈中的電流方向發(fā)生變化時，安培力的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生的方向也隨之改變，指針的偏轉(zhuǎn)方向也發(fā)生變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道變化，所以根據(jù)指針的偏轉(zhuǎn)方向，可以知道被測電流

9、的方向。被測電流的方向。3 3、磁電式電流表的特點、磁電式電流表的特點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Ig Ig，內(nèi)阻，內(nèi)阻RgRg反映了電流表的反映了電流表的最主要特性。最主要特性。例題：長度為例題：長度為20cm的通電直導(dǎo)線放在勻強磁場中，的通電直導(dǎo)線放在勻強磁場中，電流的強度為電流的強度為1A，受到磁場作用力的大小為，受到磁場作用力的大小為2N，則磁感應(yīng)強度則磁感應(yīng)強度B： （ ）A、B10T B、B10TC、B10T D、不能確定、不能確定B例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將例題：如圖所示，在勻強磁場中用兩根柔軟的細線將金屬棒金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到到b的穩(wěn)定電流的穩(wěn)定電流I，這時兩根細線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根，這時兩根細線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法：細線對金屬棒拉力變?yōu)榱?，可采用哪些方法?( )（A）、適當(dāng)增大電流）、適當(dāng)增大電流I （ B）、將電流反向并適當(dāng)改變大?。㈦娏鞣聪虿⑦m當(dāng)改變大?。–）、適當(dāng)增大磁場）、適當(dāng)增大磁場（D）、將磁場反向并適當(dāng)改變大小）、將磁場反向并適當(dāng)改變大小ACabI例題：如圖所示，在磁感應(yīng)強度為例題：如圖所示，