第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用——安培力

1、第三章磁場第二節(jié)磁場對通電導(dǎo)線的作用安培力南溪一中 王聰1 1、通過實驗探究的方法知道安培力大小的決通過實驗探究的方法知道安培力大小的決 定因素定因素2 2、理解并掌握安培力的理解并掌握安培力的計算公式計算公式FILB. .3 3、知道安培力的概念，會用知道安培力的概念，會用左手定則左手定則判定安判定安 培力的方向培力的方向4 4、了解電動機(jī)、磁電式電流表的構(gòu)造及原理、了解電動機(jī)、磁電式電流表的構(gòu)造及原理學(xué)習(xí)目標(biāo)南溪一中一、一、安培力安培力1、安培力安培力：_對對_的作用力的作用力磁場電流南溪一中安培安培(A.M.Ampere,1775-1836),法法國物理學(xué)家國物理學(xué)家科學(xué)家的故事科學(xué)家的

2、故事 法國物理學(xué)家安培法國物理學(xué)家安培:1775:1775年年1 1月月2020日生于里昂一個富商家庭日生于里昂一個富商家庭,1836,1836年年6 6月月1010日卒于馬賽日卒于馬賽. .安培安培最主要的成就是最主要的成就是1820182018271827年對年對電磁作用的研究電磁作用的研究. . 發(fā)現(xiàn)了安培定則發(fā)現(xiàn)了安培定則 發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律發(fā)現(xiàn)電流的相互作用規(guī)律發(fā)明了電流計發(fā)明了電流計 提出分子電流假說提出分子電流假說 總結(jié)了電流元之間的作用規(guī)總結(jié)了電流元之間的作用規(guī) 律律安培定律安培定律 南溪一中20082008年年1 1月美國海軍試月美國海軍試射電磁炮射電磁炮電磁炮電磁炮普通

3、炮彈的發(fā)射速度普通炮彈的發(fā)射速度? ?左手定則(1)左手定則：伸出左手，四指并攏，使大拇指和左手定則：伸出左手，四指并攏，使大拇指和其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓其余四指垂直，并且都跟手掌在同一平面內(nèi)，讓_垂直穿過手心，四指指向垂直穿過手心，四指指向_方向，則方向，則大拇指所指方向就是大拇指所指方向就是_所受安培力的方向所受安培力的方向.磁感線電流通電導(dǎo)線(2)通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方通電導(dǎo)線在磁場中受到的安培力方向，既與向，既與_垂直，又與垂直，又與_垂直，即垂直于垂直，即垂直于_和和_所確定的平面所確定的平面電流方向磁場方向電流方向磁場方向南溪一中2、安培力的方向安培力的

4、方向安培力總是垂直于磁場方向和電安培力總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面流方向所決定的平面,那么磁場方那么磁場方向和電流方向一定垂直嗎向和電流方向一定垂直嗎?想一想:1安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁所決定的平面，在判斷安培力方向時首先確定磁場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方場和電流所確定的平面，從而判斷出安培力的方向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出向在哪一條直線上，然后再根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向安培力的具體方向?qū)Π才嗔Ψ较虻睦斫鈱Π才嗔Ψ较虻睦斫?已知已知I、B的方向，可

5、惟一確定的方向，可惟一確定F的方向；已知的方向；已知F、B的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定的方向，且導(dǎo)線的位置確定時，可惟一確定I的的方向；已知方向；已知F、I的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向時，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向不的方向不能惟一確定能惟一確定3由于由于B、I、F的方向關(guān)系在三維立體空間中，的方向關(guān)系在三維立體空間中，所以解決該類問題時，應(yīng)具有較好的空間想象所以解決該類問題時，應(yīng)具有較好的空間想象力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉(zhuǎn)換力如果是在立體圖中，還要善于把立體圖轉(zhuǎn)換成平面圖成平面圖南溪一中1、在如圖所示的各圖中，表示磁場方向、電流方、在如圖所示的各圖中，表示磁場方向、電流方向及導(dǎo)線受

6、力方向的圖示正確的是向及導(dǎo)線受力方向的圖示正確的是( )南溪一中課堂練習(xí)：A2、請根據(jù)左手定則判斷下面幾幅圖中安培力的方、請根據(jù)左手定則判斷下面幾幅圖中安培力的方向向.南溪一中課堂練習(xí)：IBIBIB3、如圖所示是一根放在磁場里的通電直導(dǎo)線如圖所示是一根放在磁場里的通電直導(dǎo)線,直導(dǎo)直導(dǎo)線與磁場方向垂直線與磁場方向垂直,圖中分別標(biāo)明了電流、磁感應(yīng)圖中分別標(biāo)明了電流、磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力這三個量中兩個量的方向，試標(biāo)出強(qiáng)度和安培力這三個量中兩個量的方向，試標(biāo)出第三個量的方向第三個量的方向.南溪一中課堂練習(xí)：FI IBBF4、通電矩形導(dǎo)線框通電矩形導(dǎo)線框abcd與無限長通電直導(dǎo)線與無限長通電直導(dǎo)線MN在同

7、一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，在同一平面內(nèi)，電流方向如圖所示，ab與與MN平平行關(guān)于行關(guān)于MN的磁場對線框的作用，下列敘述中正的磁場對線框的作用，下列敘述中正確的是確的是( )A線框有兩條邊所受的安培力的方向相同線框有兩條邊所受的安培力的方向相同B線框有兩條邊所受的安培力大小相等線框有兩條邊所受的安培力大小相等C線框受安培力的合力向左線框受安培力的合力向左D線框不受安培力的作用線框不受安培力的作用南溪一中課堂練習(xí)：BC通電導(dǎo)線之間通過磁場發(fā)生相互作用 南溪一中活動：活動：將通電直導(dǎo)線放入磁場，磁場就會對通電直導(dǎo)線將通電直導(dǎo)線放入磁場，磁場就會對通電直導(dǎo)線有安培力的作用。如果有兩條相互平行、距離很

8、有安培力的作用。如果有兩條相互平行、距離很近的通電直導(dǎo)線，如圖所示，觀察、分析發(fā)生的近的通電直導(dǎo)線，如圖所示，觀察、分析發(fā)生的現(xiàn)象，并在圖中標(biāo)出導(dǎo)線所受安培力的方向。現(xiàn)象，并在圖中標(biāo)出導(dǎo)線所受安培力的方向。I1(a)I2I1I2(b)平行通電導(dǎo)線之間的相互作用 南溪一中安培進(jìn)行安培力實驗用過的實驗裝置 南溪一中保持電流不變，改變磁場中保持電流不變，改變磁場中_，通過觀察通過觀察_大小來比較磁場力大大小來比較磁場力大小小保持磁場中直導(dǎo)線的長度不變，改變保持磁場中直導(dǎo)線的長度不變，改變_，通過觀察通過觀察_大小來比較磁場力大大小來比較磁場力大小小3探究影響通電導(dǎo)線受力的因素探究影響通電導(dǎo)線受力的因

9、素直導(dǎo)線垂直電流大小導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)角度蹄形磁體大小南溪一中(3)結(jié)論：通電直導(dǎo)線與磁場結(jié)論：通電直導(dǎo)線與磁場_時，磁場時，磁場對通電導(dǎo)線作用力的大小與對通電導(dǎo)線作用力的大小與_和和_都成正比都成正比方向垂直導(dǎo)線長度電流大小(1)將一根將一根_水平懸掛在磁鐵的兩極間，導(dǎo)水平懸掛在磁鐵的兩極間，導(dǎo)線的方向與磁場的方向線的方向與磁場的方向_(2)用用_法探究安培力的影響因素法探究安培力的影響因素控制變量導(dǎo)線偏轉(zhuǎn)角度4安培力大小安培力大小的計算公式的計算公式(1)通電導(dǎo)線跟磁場垂直時：安培力最大，通電導(dǎo)線跟磁場垂直時：安培力最大，F(xiàn)_.(2)通電導(dǎo)線跟磁場平行時：安培力最小，通電導(dǎo)線跟磁場平行時：安培力最小

10、，F(xiàn)_.ILB01公式公式FILB中中L指的是指的是“有效長度有效長度”當(dāng)當(dāng)B與與I垂直時，垂直時，F(xiàn)最大，最大，F(xiàn)ILB；當(dāng)當(dāng)B與與I平行時，平行時，F(xiàn)0.對公式對公式FILB的理解的理解南溪一中2彎曲導(dǎo)線的有效長度彎曲導(dǎo)線的有效長度L，等于連接兩端點直線，等于連接兩端點直線的長度的長度(如圖如圖所示所示)；相應(yīng)的電流沿；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末由始端流向末端端3若磁場和電流成若磁場和電流成角時，如圖所示角時，如圖所示可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度可以將磁感應(yīng)強(qiáng)度B正交分解成正交分解成BBsin和和BBcos，而，而B對電流是沒有作用的對電流是沒有作用的FILBILBsin，即，即FILBsin.南溪一

11、中5、有一根長為、有一根長為1 m的通電直導(dǎo)線的通電直導(dǎo)線,通有通有10-3 A的電流的電流,把它放在把它放在0.2 T的勻強(qiáng)磁場中的勻強(qiáng)磁場中,并與磁場方向垂直并與磁場方向垂直,求求該導(dǎo)線受到的安培力大小該導(dǎo)線受到的安培力大小.南溪一中課堂練習(xí)：6、一根長為、一根長為0.2 m、電流為、電流為2 A的通電導(dǎo)線，放在的通電導(dǎo)線，放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.5 T的勻強(qiáng)磁場中，受到磁場力的的勻強(qiáng)磁場中，受到磁場力的大小可能是大小可能是( )A0.4 NB0.2 NC0.1 N D0 NBCD7、如圖所示，導(dǎo)線、如圖所示，導(dǎo)線abc為垂直折線，其中電流為為垂直折線，其中電流為I，abbcL，導(dǎo)

12、線所在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直，勻，導(dǎo)線所在的平面與勻強(qiáng)磁場垂直，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求導(dǎo)線，求導(dǎo)線abc所受安培力所受安培力的大小和方向的大小和方向南溪一中課堂練習(xí)：8、將長為、將長為1 m的導(dǎo)線的導(dǎo)線ac從中點從中點b折成如圖所示的形折成如圖所示的形狀，放入狀，放入B0.08 T的勻強(qiáng)磁場中，的勻強(qiáng)磁場中，abc平面與磁場平面與磁場垂直若在導(dǎo)線垂直若在導(dǎo)線abc中通入中通入25 A的直流電，則整個的直流電，則整個導(dǎo)線所受安培力大小為導(dǎo)線所受安培力大小為_N.南溪一中課堂練習(xí)：1 1構(gòu)造：由磁場構(gòu)造：由磁場( (磁體磁體) )、_、_、_及電源組成及電源組成2 2原理：

13、原理：( (圖見教材圖見教材P P8787) )電流從滑環(huán)電流從滑環(huán)A流入時，流入時，從滑環(huán)從滑環(huán)B流出，滑環(huán)起一個流出，滑環(huán)起一個_的作用，的作用，當(dāng)線圈通電后，由于受到當(dāng)線圈通電后，由于受到_的作用，線的作用，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)起來圈在磁場中旋轉(zhuǎn)起來轉(zhuǎn)動線圈滑環(huán)電刷換向器安培力二、二、電動機(jī)電動機(jī)安培力的重要應(yīng)用安培力的重要應(yīng)用南溪一中1有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講有安培力參與的物體平衡，此平衡與前面所講的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解的物體平衡一樣，也是利用物體平衡條件解題只是多了一個安培力而已題只是多了一個安培力而已安培力作用下的物體平衡安培力作用下的物體平衡3在安培力

14、作用下的物體平衡的解題步驟和前面在安培力作用下的物體平衡的解題步驟和前面我們學(xué)習(xí)的共點力平衡相似，一般也是先進(jìn)行我們學(xué)習(xí)的共點力平衡相似，一般也是先進(jìn)行受受力分析力分析，再根據(jù)共點力平衡的條件，再根據(jù)共點力平衡的條件列出平衡方列出平衡方程程其中重要的是在受力分析過程中其中重要的是在受力分析過程中不要漏掉了不要漏掉了安培力安培力南溪一中2與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用：與閉合電路歐姆定律相結(jié)合的題目，主要應(yīng)用：(1)閉合電路歐姆定律；閉合電路歐姆定律；(2)求安培力用公式求安培力用公式FBIL；(3)物體平衡條件物體平衡條件9、如圖所示，在傾角為、如圖所示，在傾角為的的光滑光滑斜面上，

15、垂直紙斜面上，垂直紙面放置一根長為面放置一根長為L、質(zhì)量為、質(zhì)量為m的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體的直導(dǎo)體棒，在導(dǎo)體棒中的電流棒中的電流. I垂直紙面向里垂直紙面向里時，欲使導(dǎo)體棒時，欲使導(dǎo)體棒靜止靜止在在斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度斜面上，下列外加勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小的大小和方向正確的是和方向正確的是()南溪一中課堂練習(xí)：A10、如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其如圖所示，條形磁鐵放在水平桌面上，在其正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂正中央的上方固定一根長直導(dǎo)線，導(dǎo)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向里的電流，用N表示磁表示磁鐵對桌面的壓力的

16、反作用力，用鐵對桌面的壓力的反作用力，用f表示桌面對磁鐵表示桌面對磁鐵的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較的摩擦力，導(dǎo)線中通電后與通電前相比較()AN減小，減小，f0BN減小，減小，f0CN增大，增大，f0 DN增大，增大，f0南溪一中課堂練習(xí)：C11、如圖所示、如圖所示,水平放置的兩導(dǎo)軌水平放置的兩導(dǎo)軌P、Q間的距離間的距離L=0.5m,垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面的豎直向上的勻強(qiáng)磁場B的大小為的大小為2T,垂直于導(dǎo)軌放置的垂直于導(dǎo)軌放置的ab棒的質(zhì)量棒的質(zhì)量m=1kg,系在系在ab棒中點的水平繩跨過定滑輪與重為棒中點的水平繩跨過定滑輪與重為G=3N的的物塊相連物塊相連,

17、已知已知ab棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.2，電源的電動勢電源的電動勢E=10V,內(nèi)阻內(nèi)阻r=0.1 ,導(dǎo)軌的電阻及導(dǎo)軌的電阻及ab棒的電阻不計，要想使棒的電阻不計，要想使ab棒處于靜止?fàn)顟B(tài)電阻棒處于靜止?fàn)顟B(tài)電阻R應(yīng)應(yīng)在哪個范圍內(nèi)取值？在哪個范圍內(nèi)取值？（g=10m/s2）GQPR南溪一中課堂練習(xí)：【答案答案】1.9 R9.9 12、質(zhì)量為、質(zhì)量為m0.02 kg的通電細(xì)桿的通電細(xì)桿ab置于傾角為置于傾角為37的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度的平行放置的導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌的寬度d0.2 m，桿桿ab與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)0.4，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B2 T的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如的勻強(qiáng)磁場與導(dǎo)軌平面垂直且方向向下，如圖所示現(xiàn)調(diào)節(jié)滑動變阻器的觸頭，試求