高中物理 選修3-1 通電導(dǎo)線在磁場中受到的力

重慶市石柱中學(xué)校姚國均安培力

第1課時2024/8/221知識回顧如何描述磁場強(qiáng)弱？2024/8/222安培力的方向1、定義：磁場對電流的作用力稱為安培力，是為了紀(jì)念安培而命名的。

實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)體在磁場中受力方向與電流方向和磁場方向有關(guān)。思考

安培力的方向可能與哪些因素有關(guān)呢？2024/8/223實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析試畫出下述兩實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正視圖：BBIFIF2024/8/224F、B、I方向關(guān)系BIF示意圖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在的平面左手定則：伸開左手,使拇指與其余四個手指垂直,并且都與手掌在同一平面內(nèi);讓磁感應(yīng)線從掌心進(jìn)入,并使四指指向電流的方向，這時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遵循左手定則BIF再次提醒：一定要使用左手！2024/8/225FIBFIBααBBIFαBI30°FFIIIBBB安培力方向的判斷2024/8/226問題：如圖所示，兩條平行的通電直導(dǎo)線之間會通過磁場發(fā)生相互作用請使用剛學(xué)過的知識解釋本實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同向電流相互吸引。反向電流相互排斥。結(jié)論:2024/8/227（1）在勻強(qiáng)磁場中，在通電直導(dǎo)線與磁場方向垂直的情況下，導(dǎo)線所受安培力F等于磁感應(yīng)強(qiáng)度B、電流I和導(dǎo)線的長度L三者的乘積。問題:如果既不平行也不垂直呢？即：（2）平行時：BθI安培力的大小2024/8/228IB把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解為兩個分量：一個分量與導(dǎo)線垂直B1=Bsinθ另一分量與導(dǎo)線平行B2=Bcosθ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=ILB1F=ILBsinθθB2B1將B1=Bsinθ代入得通電直導(dǎo)線與磁場方向不垂直的情況安培力的大小2024/8/229公式：F=NBILsinθθ表示磁場方向與電流方向間的夾角,N為線圈匝數(shù)或?qū)w棒的根數(shù)。注：在中學(xué)階段，此公式僅適用于勻強(qiáng)磁場問題1:若B與I不垂直時，F(xiàn)安與B和I方向關(guān)系可以概括為哪句話？這時左手定則對磁感應(yīng)線有何要求？結(jié)論：F一定與B垂直，一定與I垂直。但B與I不一定垂直。問題2：F、B、I一定兩兩垂直嗎？安培力的大小2024/8/2210重慶市石柱中學(xué)校姚國均安培力

第2課時2024/8/2211試畫出下列各圖中通電導(dǎo)體棒ab所受安培力的方向：知識回顧2024/8/2212LF=BILF=BIL中的L為有效長度LLL思考與討論試指出下述各圖中的安培力的大小。2024/8/2213安培力作用下導(dǎo)體的平衡1、根據(jù)平衡條件做好受力分析，畫出受力示意圖，一般畫平面圖，2、必要時結(jié)合閉合電路歐姆定律等進(jìn)行分析解答。2024/8/2214例1：如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中用兩根柔軟的細(xì)線將金屬棒ab懸掛在水平位置上，金屬棒中通入由a到b的穩(wěn)定電流I，這時兩根細(xì)線被拉緊，現(xiàn)要想使兩根細(xì)線對金屬棒拉力變?yōu)榱悖刹捎媚男┓椒ǎ?)（A）適當(dāng)增大電流I（B）將電流反向并適當(dāng)改變大?。–）適當(dāng)增大磁場（D）將磁場反向并適當(dāng)改變大小ACabI2024/8/2215自由固定FF

˙××××××˙˙˙˙˙兩電流不平行時，有轉(zhuǎn)動到相互平行且電流方向相同的趨勢例2：2024/8/2216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，蹄形磁鐵的運(yùn)動情況將是()GGLX鞏固練習(xí)A．靜止不動B．向紙外平動C．N極向紙外，S極向紙內(nèi)轉(zhuǎn)動D．N極向紙內(nèi)，S極向紙外轉(zhuǎn)動C2024/8/2217磁場中某處的磁感線如圖所示()A.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba>BbB.a、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等,Ba<BbC.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處大D.同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處小abBGGLX鞏固練習(xí)2024/8/2218如圖所示，向一根松弛的導(dǎo)體線圈中通以電流,線圈將會()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,徑向收縮縱向AGGLX鞏固練習(xí)2024/8/221912、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)線與磁鐵垂直，給導(dǎo)線通以垂直紙面向外的電流，則（）A．磁鐵對桌面壓力減小，不受桌面的摩擦力作用B．磁鐵對桌面壓力減小，受到桌面的摩擦力作用C．磁鐵對桌面壓力增大，不受桌面的摩擦力作用D．磁鐵對桌面壓力增大，受到桌面的摩擦力作用

A課堂練習(xí)2024/8/22201、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）。鐵芯、線圈和指針是一個整體可以轉(zhuǎn)動。.磁電式電流表2024/8/2221電流表構(gòu)造中最大的特點(diǎn)就是在蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場是均勻地輻向分布的（即沿直徑方向分布），如圖所示。這樣的構(gòu)造使得線框在轉(zhuǎn)動過程中，其平面始終與磁場平行，即受到安培力的線框中的兩邊始終與磁場垂直。2024/8/22222、電流表的工作原理如圖所示，當(dāng)電流通過線圈時，線圈上跟軸線平行的兩邊在安培力作用下，使線圈繞軸線轉(zhuǎn)動，從而使螺旋彈簧被扭動。當(dāng)安培力產(chǎn)生的力矩和彈簧的扭轉(zhuǎn)力矩相平衡時，線圈才停止轉(zhuǎn)動。θ2024/8/2223由于安培力與電流成正比，當(dāng)線圈中流入的電流越大時，線圈上產(chǎn)生的安培力越大，線圈和指針轉(zhuǎn)過的角度也越大。因此，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角度的大小，可以知道被測電流的強(qiáng)弱。由左手定則可知，當(dāng)流入線圈中的電流方向改變時，線圈上產(chǎn)生的安培力的方向也改變，從而使線圈和指針偏轉(zhuǎn)的方向也改變。所以，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測