磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力課件高二下學(xué)期物理人教版選擇性

第節(jié)1磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用力高中物理選擇性必修第二冊(cè)第一章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)安培力的方向及大小，了解安培力在生產(chǎn)生活中的運(yùn)用，會(huì)用左手定則判斷安培力的方向。2.經(jīng)歷得出安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度和電流三者方向關(guān)系的過(guò)程，體會(huì)歸納推理的方法。經(jīng)歷一般情況下安培力表達(dá)式的得出過(guò)程，體會(huì)矢量分析的方法。3.觀察磁電式電流表的結(jié)構(gòu)，知道磁電式電流表的工作原理，體會(huì)物理知識(shí)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系。1.安培力人們把通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中受的力稱(chēng)為安培力。一、安培力的方向2.安培力的方向演示實(shí)驗(yàn)：（1）如圖所示，把一段導(dǎo)體棒懸掛在蹄形磁鐵的兩極間，通以電流。研究安培力的方向與哪些因素有關(guān)。①上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)的方向，觀察導(dǎo)體棒受力方向是否改變。②改變導(dǎo)體棒中電流的方向，觀察受力方向是否改變。（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：通電導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，與電流方向、磁場(chǎng)方向有關(guān)。（3）眾多實(shí)驗(yàn)表明：通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向，與電流方向、磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向都垂直。一、安培力的方向伸開(kāi)左手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都與手掌在同一平面內(nèi)。讓磁感線(xiàn)從掌心進(jìn)入，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(xiàn)在磁場(chǎng)中所受安培力的方向。3.

左手定則FNSIBIBFIBFIFBααBBIFαBI判定以下通電導(dǎo)線(xiàn)所受安培力的方向FEB×BF×BBE4.兩平行通電直導(dǎo)線(xiàn)的相互作用

同向電流相互吸引反向電流相互排斥?！痢ぁ痢痢痢痢痢痢痢ぁぁぁぁぁぁぁ痢痢ぁ12F21I2I1I2I1同向電流反向電流××××××××××××××××F12F21I1I2I1I2

反向電流相互排斥。一、安培力的方向1.安培力的大?。?）垂直于磁場(chǎng)B放置長(zhǎng)為L(zhǎng)的通電導(dǎo)線(xiàn)，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，它所受的安培力

F為BIL。即當(dāng)B

與I垂直時(shí)，F(xiàn)

=BIL。（2）當(dāng)B

與I平行時(shí)，F(xiàn)

=0。二、安培力的大?。?）當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線(xiàn)方向成θ角時(shí)，將B

分解為垂直電流方向的B⊥

=

Bsinθ

和沿著電流方向的B∥

=Bcosθ，

B

對(duì)I

的作用可以用B⊥、B∥

對(duì)電流的作用等效替代。即：F=F1+F2=B⊥IL+B∥IL=BILsinθ+0

=BILsinθ對(duì)安培力方向的理解安培力的方向不僅跟磁場(chǎng)方向垂直，還跟電流方向垂直，故安培力的方向垂直于磁場(chǎng)方向與電流方向所構(gòu)成的平面。當(dāng)電流方向與磁場(chǎng)方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直于電流與磁場(chǎng)所決定的平面。即：F⊥I，F(xiàn)⊥B，但B與I不一定垂直。BACBI例題：如圖所示，直角三角形ABC組成的導(dǎo)線(xiàn)框內(nèi)通有電流I＝1A，并處在方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B＝2T中，AC＝40cm，，求三角形框架各邊所受的安培力。例：在傾斜角為θ的光滑斜面上,置一通有電流I,長(zhǎng)為L(zhǎng),質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，如圖所示,在豎直向上的磁場(chǎng)中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B為_(kāi)________.

XF×BθNmg對(duì)安培力公式中L的理解L是有效長(zhǎng)度不是導(dǎo)線(xiàn)的實(shí)際長(zhǎng)度，且彎曲導(dǎo)線(xiàn)的有效長(zhǎng)度L等于兩端點(diǎn)所連直線(xiàn)的長(zhǎng)度，相應(yīng)的電流方向沿L由始端流向末端．因?yàn)槿我庑螤畹拈]合線(xiàn)圈，其有效長(zhǎng)度為零，所以閉合線(xiàn)圈通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，受到的安培力的矢量和為零．如圖，長(zhǎng)為2l的直導(dǎo)線(xiàn)折成邊長(zhǎng)相等，夾角為60°的V形，并置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在該導(dǎo)線(xiàn)中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該V形通電導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力大小為(

)A．0B．0.5BIlC．BIlD．2BIlC1.構(gòu)造指針、

極靴

、磁鐵、線(xiàn)圈、螺旋彈簧。三、磁電式電流表2.原理通電線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中受到安培力而偏轉(zhuǎn)。（1）安培力越大，線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，即被測(cè)電流就越大。（2）根據(jù)線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)的方向，可以知道被測(cè)電流的方向。NS三、磁電式電流表3.特點(diǎn)兩極間的極靴和極靴中間的鐵質(zhì)圓柱，使極靴與圓柱間的磁場(chǎng)都沿半徑方向過(guò)同一圓心，保持線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場(chǎng)影響，線(xiàn)圈所受安培力的方向始終與線(xiàn)圈平面垂直，線(xiàn)圈平面都與磁場(chǎng)方向平行，表盤(pán)刻度均勻。三、磁電式電流表磁場(chǎng)特點(diǎn)均勻輻向分布，就是說(shuō)所有磁感線(xiàn)的延長(zhǎng)線(xiàn)都通過(guò)鐵芯的中心，該磁場(chǎng)并非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，但在以鐵芯為中心的圓圈上，各點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小是相等的.4.優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出很弱的電流。缺點(diǎn)：線(xiàn)圈的導(dǎo)線(xiàn)很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱（量程小）。要測(cè)較大的電流，必須進(jìn)行改裝。磁電式電流表三、磁電式電流表一個(gè)可以自由運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)圈L1和一個(gè)固定的線(xiàn)圈L2互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線(xiàn)圈的圓心重合，如圖4所示.當(dāng)兩線(xiàn)圈中通以圖示方向的電流時(shí)，從左向右看，線(xiàn)圈L1將(

)A.不動(dòng) B.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) D.在紙面內(nèi)平動(dòng)B【思考與練習(xí)】例題通電導(dǎo)線(xiàn)在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)2.如圖所示，帶負(fù)電的金屬環(huán)繞軸OO′以角速度ω勻速旋轉(zhuǎn)，在環(huán)左側(cè)軸線(xiàn)上的小磁針最后靜止時(shí)(

)A.N極豎直向上

B.N極豎直向下C.N極沿軸線(xiàn)向左

D.N極沿軸線(xiàn)向右C【思考與練習(xí)】等效法：環(huán)形電流可等效為小磁針，通電螺線(xiàn)管等效為條形磁鐵例

如圖所示，兩根平行放置的長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)a和b載有大小相同、方向相反的電流，a受到的磁場(chǎng)力大小為F1，當(dāng)加入一與導(dǎo)線(xiàn)所在平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，a受到的磁場(chǎng)力大小變?yōu)镕2，則此時(shí)b受到磁場(chǎng)力的大小變?yōu)椋ǎ〢.F2

B.F1-F2C.F1+F2

D.2F1-F2A甲

乙例

圖甲是磁電式電流表的結(jié)構(gòu)示意圖，蹄形磁鐵和鐵芯間的磁場(chǎng)均勻輻向分布。如圖乙所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形線(xiàn)圈中通以電流I，線(xiàn)圈中的某一條導(dǎo)線(xiàn)a電流方向垂直紙面向外，導(dǎo)線(xiàn)b電流方向垂直紙面向里，a、b兩條導(dǎo)線(xiàn)所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B。則當(dāng)線(xiàn)圈處在圖乙所示位置時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.該磁場(chǎng)是勻強(qiáng)磁場(chǎng)B.該線(xiàn)圈的磁通量為BL2C.導(dǎo)線(xiàn)a受到的安培力方向向下D.導(dǎo)線(xiàn)b受到的安培力大小為BIL解析：A錯(cuò)：該磁場(chǎng)是均勻輻向分布的，不是勻強(qiáng)磁場(chǎng)。B錯(cuò)：線(xiàn)圈平面與磁場(chǎng)方向平行，磁通量為0。C錯(cuò)，D對(duì)：在圖乙所示位置，導(dǎo)線(xiàn)a、b受到的安培力方向分別為向上、向下，大小均為ILB，線(xiàn)圈將沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。D例如圖所示的天平可用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。天平的右臂下面掛一個(gè)矩形線(xiàn)圈,寬為l,共N匝,線(xiàn)圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)方向垂直于紙面。當(dāng)線(xiàn)圈中通有電流I(方向如圖所示),在天平兩邊加上質(zhì)量分別為m1、m2的砝碼時(shí),天平平衡;當(dāng)電流反向(大小不變)時(shí),右邊再加上質(zhì)量為m的砝碼后,天平又重新平衡。由此可知(

)解析:因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí),右邊再加砝碼才能重新平衡,所以電流反向時(shí)安培力豎直向上,由左手定則判斷磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里。電流反向前,有m1g=m2g+m3g+NBIl,其中m3為線(xiàn)圈質(zhì)量。電流反向后,有m1g=m2g+m3g+mg-NBIl。兩式聯(lián)立可得B=。B本課小結(jié)引申1：欲使它靜止在斜面上,外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

的最小值為_(kāi)_______,

方向________.引申2：欲使它靜止在斜面上,且對(duì)斜面無(wú)壓力,外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值為_(kāi)________,方向________.XθGNFθB

垂直斜面向上

B=mgsinθ/IL

B=mg/IL水平向左

XθGFB4.如圖，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正三角形金屬框置于與其所在平面相垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，當(dāng)在A、C兩點(diǎn)間通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí)，該金屬框受到的安培力大小為多少？F=BIL當(dāng)堂檢測(cè)1.