高中物理第三章磁場(chǎng)4通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力課件新人教版

第三章

磁場(chǎng)4

通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到的力學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道安培力的概念，會(huì)用左手定則判定安培力的方向.2.掌握安培力的公式F＝ILBsin

θ，并會(huì)進(jìn)行有關(guān)計(jì)算.3.了解磁電式電流表的構(gòu)造及其工作原理.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究1一、安培力的方向?qū)W(xué)探究按照如圖1所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn).(1)上下交換磁極的位置以改變磁場(chǎng)方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？答案受力的方向改變；圖1(2)改變導(dǎo)線中電流的方向，導(dǎo)線受力的方向是否改變？仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合課本說(shuō)明安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向有怎樣的關(guān)系？答案受力的方向改變；安培力的方向與磁場(chǎng)方向、電流方向的關(guān)系滿足左手定則.圖1知識(shí)梳理安培力的方向判定(1)左手定則：如圖2所示，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).讓磁感線從

進(jìn)入并使四指指向

，這時(shí)拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中所受安培力的方向.(2)說(shuō)明：①F⊥B，F(xiàn)⊥I，即F垂直于

.②磁場(chǎng)方向和電流方向不一定垂直.用左手定則判斷安培力方向時(shí)，磁感線只要從掌心進(jìn)入即可，不一定垂直穿過(guò)掌心.掌心電流的方向B、I決定的平面圖2即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與磁場(chǎng)的方向垂直.(

)(2)通電導(dǎo)線所受安培力的方向與直線電流的方向垂直.(

)(3)應(yīng)用左手定則時(shí)，四指指向電流方向，拇指指向安培力方向.(

)(4)若電流和磁場(chǎng)方向都變?yōu)榕c原來(lái)反向，則安培力的方向也變?yōu)榕c原來(lái)反向.(

)×√√√二、安培力的大小導(dǎo)學(xué)探究(1)在圖3所示的實(shí)驗(yàn)中，探究安培力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱、電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系.①在B、L一定時(shí)，增大電流I，導(dǎo)線受力怎么變化？圖3答案安培力變大②實(shí)驗(yàn)中如何改變導(dǎo)線長(zhǎng)度L？在B、I一定時(shí)，增大導(dǎo)線的長(zhǎng)度L，導(dǎo)線受力怎么變化？答案分別將不同的接點(diǎn)連入電路安培力變大(2)長(zhǎng)為l的一段導(dǎo)線放在磁場(chǎng)B中，通以電流I，當(dāng)導(dǎo)線按以下兩種方式放置時(shí)，所受磁場(chǎng)的作用力分別是多大？①導(dǎo)線和磁場(chǎng)垂直放置；答案F＝IlB②導(dǎo)線和磁場(chǎng)平行放置.答案F＝0(3)當(dāng)導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向的夾角為θ時(shí)，如何計(jì)算安培力的大?。看鸢笇⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度B沿導(dǎo)線方向和垂直導(dǎo)線方向進(jìn)行分解，分別計(jì)算兩分磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的作用力.(1)如圖甲，I⊥B，此時(shí)安培力最大，F(xiàn)＝

.(2)如圖乙，I∥B，此時(shí)安培力最小，F(xiàn)＝

.(3)如圖丙，當(dāng)I與B成θ角時(shí)，把磁感應(yīng)強(qiáng)度B分解，如圖丁.此時(shí)F＝

.ILB0ILBsin

θ安培力的大小同一通電導(dǎo)線，按不同方式放在同一磁場(chǎng)中，受力情況不同，如圖4所示.知識(shí)梳理圖4即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中不一定受安培力.(

)(2)一通電導(dǎo)線放在磁場(chǎng)中某處不受安培力，該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定是零.(

)(3)若磁場(chǎng)一定，導(dǎo)線的長(zhǎng)度和電流也一定的情況下，導(dǎo)線平行于磁場(chǎng)時(shí)，安培力最大，垂直于磁場(chǎng)時(shí)，安培力最小.(

)×√×磁電式電流表的構(gòu)造和原理(1)原理：通電線圈在磁場(chǎng)中受到

而偏轉(zhuǎn).線圈偏轉(zhuǎn)的角度越大，被測(cè)電流就

.根據(jù)線圈

，可以知道被測(cè)電流的方向.(2)構(gòu)造：

、線圈、螺旋彈簧、指針、極靴.知識(shí)梳理三、磁電式電流表安培力越大偏轉(zhuǎn)的方向磁鐵(3)特點(diǎn)：極靴與圓柱間的磁場(chǎng)沿

方向，線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，安培力的大小不受磁場(chǎng)影響，電流所受安培力的方向總與線圈平面垂直.線圈平面與磁場(chǎng)方向

，如圖5所示.(4)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，可以測(cè)出

的電流.缺點(diǎn)：線圈導(dǎo)線很細(xì)，允許通過(guò)的電流很弱.半徑平行很弱圖5即學(xué)即用判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)指針?lè)€(wěn)定后，線圈受到螺旋彈簧的阻力與線圈受到的安培力方向是相反的.(

)(2)通電線圈中的電流越大，電流表指針偏轉(zhuǎn)角度也越大.(

)(3)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，各處的磁場(chǎng)都是勻強(qiáng)磁場(chǎng).(

)(4)在線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的范圍內(nèi)，線圈所受安培力與電流有關(guān)，而與所處位置無(wú)關(guān).(

)×√√√2題型探究一、安培力的方向例1畫(huà)出圖6中各磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的安培力的方向.答案解析圖6如圖所示解析無(wú)論B、I是否垂直，安培力總是垂直于B與I決定的平面，且滿足左手定則.3.公式F＝ILBsin

θ中θ是B和I方向的夾角，當(dāng)θ＝90°時(shí)sinθ＝1，公式變?yōu)镕＝ILB.二、安培力的大小1.公式F＝ILBsin

θ中B對(duì)放入的通電導(dǎo)線來(lái)說(shuō)是外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，不必考慮導(dǎo)線自身產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)外加磁場(chǎng)的影響.2.公式F＝ILBsin

θ中L指的是導(dǎo)線在磁場(chǎng)中的“有效長(zhǎng)度”，

彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L，等于連接兩端點(diǎn)直線的長(zhǎng)度(如圖7所示)；相應(yīng)的電流沿L由始端流向末端.圖7例2長(zhǎng)度為L(zhǎng)、通有電流為I的直導(dǎo)線放入一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電流方向與磁場(chǎng)方向分別如圖所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，對(duì)于下列各圖中，導(dǎo)線所受安培力的大小計(jì)算正確的是答案解析√A圖中，導(dǎo)線不和磁場(chǎng)垂直，將導(dǎo)線投影到垂直磁場(chǎng)方向上，故F＝BILcos

θ，A正確；B圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，B錯(cuò)誤；C圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，C錯(cuò)誤；D圖中，導(dǎo)線和磁場(chǎng)方向垂直，故F＝BIL，D錯(cuò)誤.例3如圖8所示，一根導(dǎo)線位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，其中AB＝BC＝CD＝DE＝l，且∠C＝120°、∠B＝∠D＝150°.現(xiàn)給這根導(dǎo)線通入由A至E的恒定電流I，則導(dǎo)線受到磁場(chǎng)作用的合力大小為答案解析√圖8三、安培力的實(shí)際應(yīng)用例4如圖9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)矩形線圈，寬為L(zhǎng)，共N匝，線圈的下部懸在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面.當(dāng)線圈中通有電流I(方向如圖所示)時(shí)，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.由此可知圖9答案解析√圖9因?yàn)殡娏鞣聪驎r(shí)，右邊再加砝碼才能重新平衡，所以此時(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為線圈質(zhì)量.電流反向后，有m1g＝m2g＋m3g＋mg－NBIL.技巧點(diǎn)撥天平兩臂平衡時(shí)，對(duì)左、右兩盤(pán)向下的壓力(等于重物或砝碼的重力)和拉力的合力相等.達(dá)標(biāo)檢測(cè)31.下面的四個(gè)圖顯示了磁場(chǎng)對(duì)通電直導(dǎo)線的作用力，其中正確的是答案√12342.如圖10所示，在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則各導(dǎo)線所受到的安培力分別為：1234FA＝___________，F(xiàn)B＝__________，F(xiàn)C＝_________，F(xiàn)D＝____.BILcos

α答案

03.如圖11，兩根絕緣細(xì)線吊著一根銅棒，空間存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，棒中通有向右的電流時(shí)兩線上拉力大小均為F1，若棒中電流大小不變方向相反，兩線上的拉力大小均為F2，且F2＞F1，則銅棒所受安培力大小為A.F1＋F2 B.F2－F1C.2F1＋2F2 D.2F1－F2√答案解析1234圖11設(shè)銅棒的重力為G，所受安培力的大小為F，則由平衡條件得：2F1＝G－F ①當(dāng)電流反向時(shí)，安培力變?yōu)樨Q直向下，此時(shí)同樣根據(jù)銅棒受力平衡有：2F2＝G＋F ②由①和②可得：F＝F2－F1，則B正確.1234A.3BIL，方向b→cB.4BIL，方向b→aC.7BIL，方向垂直于ac連線斜