物理選修1-123磁場對通電導線的作用

1、1電流的磁效應：電流的磁效應：電流也能產(chǎn)生磁場。這個電流也能產(chǎn)生磁場。這個現(xiàn)象稱為電流的磁效應?，F(xiàn)象稱為電流的磁效應。2電流磁場的方向：電流磁場的方向：由安培定則確定（也叫由安培定則確定（也叫右手螺旋定則）。右手螺旋定則）。3安培定則：安培定則：內(nèi)容分三種不同情況。內(nèi)容分三種不同情況。（1）直線電流：）直線電流：右手握住導線，伸直的拇指右手握住導線，伸直的拇指的方向代表電流的方向，那么彎曲的四指所指的方的方向代表電流的方向，那么彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。向就是磁感線的環(huán)繞方向。（2）環(huán)形電流：）環(huán)形電流：右手握住環(huán)形導線，彎曲的右手握住環(huán)形導線，彎曲的四指所指的方向就是電流的方

2、向，拇指所指的方向四指所指的方向就是電流的方向，拇指所指的方向就是環(huán)形中心軸線上的磁感線的方向。就是環(huán)形中心軸線上的磁感線的方向。知識回顧知識回顧 （3）通電螺線管：）通電螺線管：右手握住螺線管，讓彎右手握住螺線管，讓彎曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指曲的四指所指的方向跟電流的方向一致，拇指所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向。所指的方向就是螺線管內(nèi)部的磁感線的方向。直導線直導線環(huán)形導線環(huán)形導線通電螺線管通電螺線管導入新課我們知道，電荷在電場中會受到電場力的我們知道，電荷在電場中會受到電場力的作用，那么，對于我們已知道的通電導線，它作用，那么，對于我們已知道的通電導線，它是否也受到力

3、的作用呢？是否也受到力的作用呢？今天，就讓我們共同去探究通電導線今天，就讓我們共同去探究通電導線在磁場中的受力情況！在磁場中的受力情況！教學目標知識與能力知識與能力1了解直線電流、環(huán)形電流及通電螺線了解直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場特點。管的磁場特點。2會用磁感線描繪直線電流、環(huán)形電流會用磁感線描繪直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場及通電螺線管的磁場 3學會用安培定則判定直線電流、環(huán)形學會用安培定則判定直線電流、環(huán)形電流及通電螺線管的磁場方向電流及通電螺線管的磁場方向 過程與方法過程與方法 1通過演示磁場對電流的作用的實驗，使通過演示磁場對電流的作用的實驗，使學生進一步掌握控制變量法。

4、學生進一步掌握控制變量法。2通過學習左手定則，理解磁場方向、電通過學習左手定則，理解磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的關系，培養(yǎng)學流方向和安培力方向三者之間的關系，培養(yǎng)學生空間想象能力。生空間想象能力。情感態(tài)度與價值觀情感態(tài)度與價值觀通過介紹物理學家安培取得輝煌成就的原通過介紹物理學家安培取得輝煌成就的原因是靠勤奮自學、刻苦鉆研的頑強意志，讓學因是靠勤奮自學、刻苦鉆研的頑強意志，讓學生感受物理學家們的人格沒、情操美。生感受物理學家們的人格沒、情操美。教學重難點重點重點1安培力的表示方法及大小。安培力的表示方法及大小。2磁感應強度大小及方向。磁感應強度大小及方向。3左手定則。左手定則。難點

5、難點1安培力、磁感應強度。安培力、磁感應強度。2左手定則。左手定則。本章導航一安培力一安培力二磁感應強度二磁感應強度三、安培力的方向三、安培力的方向四、電動機四、電動機一安培力一安培力演示演示1觀察安培力觀察安培力把一段直導線放到磁場中，當導線中把一段直導線放到磁場中，當導線中有電流通過時，可以看到原來靜止的導線有電流通過時，可以看到原來靜止的導線會發(fā)行運動。會發(fā)行運動。 1實驗現(xiàn)象：實驗現(xiàn)象：當導線方向與磁場方向當導線方向與磁場方向垂直時垂直時，它所受的安，它所受的安培力培力最大最大當導線方向與磁場方向當導線方向與磁場方向一致時一致時，導線，導線不受安不受安培力培力當導線方向與磁場方向當導線

6、方向與磁場方向斜交時斜交時，它所受的安，它所受的安培力培力介于最大值和介于最大值和0之間之間。 2安培力：安培力：通電導體在磁場中受到的力稱為通電導體在磁場中受到的力稱為安碚力安碚力F。 3思考：思考：影響安培力大小的因素有哪些？（垂直時）影響安培力大小的因素有哪些？（垂直時） 4猜想：猜想： 導線的長度導線的長度L； 電流的大小電流的大小I 。在在演示演示1中，我們猜想安培力的大小可能中，我們猜想安培力的大小可能與電流的大小，以及通電導線的長度有關，那與電流的大小，以及通電導線的長度有關，那么，事實是怎樣的呢？讓我們通過接下來的演么，事實是怎樣的呢？讓我們通過接下來的演示示2來證明猜想是否正

7、確。來證明猜想是否正確。三塊相同的蹄形磁鐵并列放三塊相同的蹄形磁鐵并列放置。可以認為磁極間的磁場是均置?？梢哉J為磁極間的磁場是均勻的。將一根導線懸掛在磁鐵的勻的。將一根導線懸掛在磁鐵的兩極間，兩極間，有電流通過時懸線將擺有電流通過時懸線將擺動一個角度動一個角度，通過這個角度可以，通過這個角度可以比較安培力的大小。比較安培力的大小。演示演示2在勻強磁場中探在勻強磁場中探究影響通電導線究影響通電導線受力的因素受力的因素結(jié)論結(jié)論 1規(guī)律：規(guī)律：在同一磁場中，通電導線長度一定時，電在同一磁場中，通電導線長度一定時，電流越大，導線所受安培力越大；流越大，導線所受安培力越大；在同一磁場中，電流一定時，通電

8、導線越在同一磁場中，電流一定時，通電導線越長，導線所受安培力越大。長，導線所受安培力越大。 2結(jié)論：結(jié)論：精確的實驗表明，通電導線在磁場精確的實驗表明，通電導線在磁場中受到的安培力中受到的安培力F的大小，既的大小，既與導線的長度與導線的長度L成正成正比比，又與導線中的，又與導線中的電流電流I成正比成正比，即與，即與I和和L的乘積的乘積成正比成正比 。 3公式：公式：BIL （B是比例系數(shù)）是比例系數(shù)）二磁感應強度二磁感應強度 1定義：定義： 反映了磁場的強弱，叫做反映了磁場的強弱，叫做磁感應強度磁感應強度。 2公式：公式：B/IL 3單位：單位：特斯拉，簡稱，特斯拉，簡稱，特（特（T） TN/

9、m 4方向：方向：磁感應強度是矢量，方向與該點磁場的方磁感應強度是矢量，方向與該點磁場的方向一致。亦即小磁針極受力方向。向一致。亦即小磁針極受力方向。 如圖，當垂直于如圖，當垂直于I、B所在所在平面時，可以用所學的公式計平面時，可以用所學的公式計算，然而，當算，然而，當B平行于平行于I，或者，或者B與與I有一定夾角時，該怎樣計有一定夾角時，該怎樣計算磁感應強度與安培力呢？算磁感應強度與安培力呢？想一想想一想垂直時：垂直時：F=ILB平行時：平行時：F=0夾角為夾角為時時:F=ILBsin成成角度時角度時 B=Bsin平行時平行時 B=Bcos注意：注意：電場強度電場強度E E用來描述電場的強弱

10、，磁用來描述電場的強弱，磁感應強度感應強度B B在磁場中的作用與此類似，知在磁場中的作用與此類似，知識由于歷史的原因，它不叫識由于歷史的原因，它不叫“電場強電場強度度”。磁感應強度磁感應強度B B由磁場本身決定由磁場本身決定，與放，與放入的通電導線入的通電導線L L無關、通電電流無關、通電電流I I無關、無關、與安培力與安培力F F無關。無關。 三安培力的方向三安培力的方向結(jié)論：結(jié)論：F方向，既跟磁感應強度方向，既跟磁感應強度B的的方向垂直，又跟電流方向垂直，又跟電流I的方向垂直。的方向垂直。演示演示伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂伸開左手，使大拇指跟其余四個手指垂直，并且都跟手掌在一個平面

11、內(nèi)，把手放入直，并且都跟手掌在一個平面內(nèi)，把手放入磁場中，讓磁場中，讓磁感線垂直手心磁感線垂直手心，并使，并使伸開的四伸開的四指指向電流的方向指指向電流的方向，那么，那么大拇指所指的方向大拇指所指的方向就是通電導線在磁場中所受就是通電導線在磁場中所受安培力的方向安培力的方向。電流在磁場中的安培力可以用兩種方法判斷：電流在磁場中的安培力可以用兩種方法判斷：（1）通電直導線的受力一般用左手定則）通電直導線的受力一般用左手定則（2）環(huán)形電流、螺線管等效為小磁針，用磁）環(huán)形電流、螺線管等效為小磁針，用磁針的極指向為磁場方向來判斷。針的極指向為磁場方向來判斷。1同向電流間的安培力方向怎樣判斷？同向電流間

12、的安培力方向怎樣判斷？2兩個通電的環(huán)形電流平行放置時，它們兩個通電的環(huán)形電流平行放置時，它們之間的安培力是否有更好的方法來判斷呢？之間的安培力是否有更好的方法來判斷呢？想一想想一想總結(jié)總結(jié)如果放在磁場中的如果放在磁場中的不是一段通電的導線，不是一段通電的導線，而是一個通電的矩形線而是一個通電的矩形線圈圈abcd（如圖），會發(fā)（如圖），會發(fā)生什么現(xiàn)象？生什么現(xiàn)象？通電線圈在磁通電線圈在磁場中如何運動？場中如何運動？通電線圈會轉(zhuǎn)動起來通電線圈會轉(zhuǎn)動起來在磁場中，通電在磁場中，通電線圈受到安培力的作線圈受到安培力的作用，發(fā)生扭轉(zhuǎn)，如果用，發(fā)生扭轉(zhuǎn)，如果給線圈通以方向合適給線圈通以方向合適的電流，就可

13、以使線的電流，就可以使線圈轉(zhuǎn)動起來。我們使圈轉(zhuǎn)動起來。我們使用的用的電動機就是利用電動機就是利用安培力來工作的安培力來工作的?，F(xiàn)。現(xiàn)在，電動機廣泛應用在，電動機廣泛應用在工廠、辦公室、家在工廠、辦公室、家庭里。庭里。通電線圈在磁場中受到安通電線圈在磁場中受到安培力會扭轉(zhuǎn)，電動機就是培力會扭轉(zhuǎn)，電動機就是根據(jù)這個原理設計的。根據(jù)這個原理設計的。四電動機四電動機 1構(gòu)造：構(gòu)造：各種電動機中都有由各種電動機中都有由定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子。（1）定子：）定子：電動機中固定不動的部分，可以是電動機中固定不動的部分，可以是線圈，也可以是磁體。線圈，也可以是磁體。（2）轉(zhuǎn)子：）轉(zhuǎn)子：電動機中轉(zhuǎn)動的部分，線圈

14、鑲嵌在電動機中轉(zhuǎn)動的部分，線圈鑲嵌在硅鋼片的槽中。硅鋼片的槽中。（3）電刷和整流子：）電刷和整流子：直流電動機中，可以將電直流電動機中，可以將電流持續(xù)地提供給線圈，并適時地改變流入線圈的電流流持續(xù)地提供給線圈，并適時地改變流入線圈的電流方向，它們能使轉(zhuǎn)子按一個方向持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。方向，它們能使轉(zhuǎn)子按一個方向持續(xù)地旋轉(zhuǎn)。 2種類：種類：直流電動機、交流電動機直流電動機、交流電動機 3應用：應用：電動剃須刀、錄音機、錄像機、計算機、電動玩電動剃須刀、錄音機、錄像機、計算機、電動玩具、電力機車、電子鐘表、電車、高速電梯具、電力機車、電子鐘表、電車、高速電梯直流電動機示意圖直流電動機示意圖一種電動機的定子

15、和轉(zhuǎn)子一種電動機的定子和轉(zhuǎn)子時鐘上的直流電動機時鐘上的直流電動機計算機軟盤驅(qū)動器中的電動機，直流無刷電計算機軟盤驅(qū)動器中的電動機，直流無刷電動機使軟盤轉(zhuǎn)動，步進電動機用于變換磁道。動機使軟盤轉(zhuǎn)動，步進電動機用于變換磁道。大大家家談談電動機給家庭生活帶來了什么變化電動機給家庭生活帶來了什么變化你家里哪些電器上有電動機？你家里哪些電器上有電動機？如果沒有電動機，你家里的哪些工作如果沒有電動機，你家里的哪些工作要變電動為手動？如果沒有電動機，你家要變電動為手動？如果沒有電動機，你家里的哪些工作根本不能做了？里的哪些工作根本不能做了？科學足跡科學足跡安培的平行導線實驗安培的平行導線實驗（插入（插入“安

16、培的平安培的平行導線實驗行導線實驗”視頻）視頻）兩條平行的通電直導線之間會通過磁場兩條平行的通電直導線之間會通過磁場發(fā)生相互作用。發(fā)生相互作用?？偨Y(jié)總結(jié)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。一、安培力一、安培力1概念：概念：通電導體在磁場中受到的力稱為通電導體在磁場中受到的力稱為安碚力安碚力F2大小：大?。篎=BIL3方向：方向：左手定則確定。左手定則確定。FB，F(xiàn) I，F(xiàn)垂直垂直I、B所在平面。所在平面。二、磁感應強度二、磁感應強度1公式：公式：2物理意義：物理意義：反映了磁場的強弱反映了磁場的強弱3單位：單位：特斯拉，簡稱特，

17、國際符號是特斯拉，簡稱特，國際符號是T 4方向：方向：與該處磁場方向同與該處磁場方向同三、電動機三、電動機課堂小結(jié)高考鏈接1【08廣東卷】帶電粒子進入云室會使云廣東卷】帶電粒子進入云室會使云室中的氣體電離，從而顯示其運動軌跡圖室中的氣體電離，從而顯示其運動軌跡圖5是是在有勻強磁場云室中觀察到的粒子的軌跡，在有勻強磁場云室中觀察到的粒子的軌跡，a和和b是軌跡上的兩點，勻強磁場是軌跡上的兩點，勻強磁場B垂直紙面向里該垂直紙面向里該粒子在運動時，其質(zhì)量和電量不變，而動能逐漸粒子在運動時，其質(zhì)量和電量不變，而動能逐漸減少，下列說法正確的是（）減少，下列說法正確的是（）A粒子先經(jīng)地之粒子先經(jīng)地之a(chǎn)點，再

18、經(jīng)過點，再經(jīng)過b點點B粒子先經(jīng)過粒子先經(jīng)過b點，再經(jīng)過點，再經(jīng)過a點點C粒子帶負電粒子帶負電D粒子帶正電粒子帶正電AC207廣東卷許多科學家在物理學發(fā)廣東卷許多科學家在物理學發(fā)展過程中做出了重要貢獻，下列表述正確的展過程中做出了重要貢獻，下列表述正確的是（是（ ）A卡文迪許測出引力常數(shù)卡文迪許測出引力常數(shù)B法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象C安培提出了磁場對運動電荷的作用力安培提出了磁場對運動電荷的作用力公式公式D庫侖總結(jié)并確認了真空中兩個靜止點庫侖總結(jié)并確認了真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用規(guī)律電荷之間的相互作用規(guī)律ABD307年上海卷磁場對放入其中的長為年上海卷磁場對放入其中的

19、長為l、電流強度為、電流強度為I、方向與磁場垂直的通電導線、方向與磁場垂直的通電導線有力有力F的作用，可以用磁感應強度的作用，可以用磁感應強度B描述磁場的描述磁場的力的性質(zhì)，磁感應強度的大小力的性質(zhì)，磁感應強度的大小B_，在物理學中，用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的在物理學中，用類似方法描述物質(zhì)基本性質(zhì)的物理量還有物理量還有_等。等。電場強度電場強度F/IL課堂練習 一根導線長一根導線長0.2m，通過，通過3A的電流，垂直放的電流，垂直放入磁場中某處受到的磁場力是入磁場中某處受到的磁場力是610-2N，則該處，則該處的磁感應強度的磁感應強度B的大小是的大小是_T；如果該導；如果該導線的長度和電流都

20、減小一半，則該處的磁感應線的長度和電流都減小一半，則該處的磁感應強度的大小是強度的大小是_T。 0.10.1 下列關于安培力的說法中，正確的是（）下列關于安培力的說法中，正確的是（） A磁場中某處的磁感應強度的大小，就是通以磁場中某處的磁感應強度的大小，就是通以電流電流I，長為，長為L的一段很短的導線放在該處時所受安的一段很短的導線放在該處時所受安培力培力F與與I、L的乘積的比值。的乘積的比值。B一段很短的通電導線放在某處不受安培力一段很短的通電導線放在某處不受安培力作用，則該處一定沒有磁場。作用，則該處一定沒有磁場。C一段很短的通電導線放在磁場中一段很短的通電導線放在磁場中A處時受安處時受安

21、培力比放在培力比放在B處大，則處大，則A處磁感應強度可能比處磁感應強度可能比B處磁處磁感應強度大感應強度大 D因為因為B=F/（IL），所以某處的磁感應強度），所以某處的磁感應強度B跟磁場力跟磁場力F成正比，跟電流強度成正比，跟電流強度I和導線長度和導線長度L的乘的乘積積IL成反比。成反比。 B IFB（2）F（1）I 如圖所示，表示一根放在磁場里的通電如圖所示，表示一根放在磁場里的通電直導線，直導線與磁場方向垂直。圖中已分別直導線，直導線與磁場方向垂直。圖中已分別標明電流、磁感應強度和安培力這三個物理量標明電流、磁感應強度和安培力這三個物理量中兩個的方向，請標出第三個量的方向。中兩個的方向，請標出第三個量的方