gg高中物理課件第6章第1節(jié)探究磁場對電流的作用

1、第第6 6章章第第1 1節(jié)節(jié)新知預(yù)習(xí)新知預(yù)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課堂名師課堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演練創(chuàng)新演練大沖關(guān)大沖關(guān)讀教材讀教材填要點(diǎn)填要點(diǎn)要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二隨堂檢測隨堂檢測 歸納小結(jié)歸納小結(jié)課下作業(yè)課下作業(yè) 綜合提升綜合提升試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ)要點(diǎn)三要點(diǎn)三返回返回返回1知道安培力的概念，會用知道安培力的概念，會用FIlB計(jì)計(jì) 算安培力大小。算安培力大小。2知道左手定則，會用左手定則判斷知道左手定則，會用左手定則判斷 安培力的方向。安培力的方向。3了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理。了解磁電式電流表的構(gòu)造及原理。返回返回讀教材讀教材填要點(diǎn)填要點(diǎn)一、安培力的大小一、安培力的大小1定義定義 對電流

2、的作用力稱為安培力。對電流的作用力稱為安培力。2安培力的大小安培力的大小F ，式中，式中是是B與與I的夾角。的夾角。3注意注意(1)當(dāng)當(dāng)0或或180時(shí)，即時(shí)，即B與與I平行，平行，F(xiàn) 。(2)當(dāng)當(dāng)90時(shí)，即時(shí)，即B與與I垂直，垂直，F(xiàn)最大，最大，F(xiàn) 。磁場磁場BIlsinBil0返回 二、安培力的方向二、安培力的方向 1安培力方向的判定安培力方向的判定 用用 定則。定則。 2左手定則左手定則 伸開左手，讓拇指與其余四個(gè)手指垂伸開左手，讓拇指與其余四個(gè)手指垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直，并與手掌在同一平面內(nèi)，讓磁感線垂直穿過手心，四指指向直穿過手心，四指指向 ，這時(shí)，這時(shí) 所指的方向就

3、是通電直導(dǎo)線在磁場中所指的方向就是通電直導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向。所受安培力的方向。(如圖如圖611所示所示) 左手左手圖圖611電流方向電流方向拇指拇指返回 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)F安安I、F安安B，但，但B與與I不一定垂直。即不一定垂直。即F安安B、I所決定的平面。所決定的平面。 三、安培力就在你身邊三、安培力就在你身邊 1電流計(jì)電流計(jì) 電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是在電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是在 的作用下產(chǎn)生的，的作用下產(chǎn)生的，而通過指針的偏轉(zhuǎn)角度可知道而通過指針的偏轉(zhuǎn)角度可知道 的大小。的大小。 2電動機(jī)電動機(jī) 電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由于通電線圈在磁場中受電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動是由于通電線圈在磁場中受 作

4、作用產(chǎn)生的。用產(chǎn)生的。安培力安培力電流電流安培力安培力返回試身手試身手夯基礎(chǔ)夯基礎(chǔ) 1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是 ()A通電導(dǎo)線受安培力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大通電導(dǎo)線受安培力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大B通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方所受安培力一定大通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方所受安培力一定大C放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，所受安培力大小放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，所受安培力大小 和方向處處相同和方向處處相同D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線 所受安培力的大小和方向無關(guān)所受安培力的大小和方向

5、無關(guān)返回解析：解析：因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)。所以場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)。所以A選選項(xiàng)錯(cuò)，項(xiàng)錯(cuò)，D選項(xiàng)正確。因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場中受力的大小不選項(xiàng)正確。因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故B選項(xiàng)錯(cuò)。在勻強(qiáng)磁場中如果導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同，選項(xiàng)錯(cuò)。在勻強(qiáng)磁場中如果導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同，安培力是不相同的，所以安培力是不相同的，所以C選項(xiàng)錯(cuò)。選項(xiàng)錯(cuò)。答案：答案：D返回2請根據(jù)圖請根據(jù)圖61

6、2中給出的條件，運(yùn)用左手定則，求出中給出的條件，運(yùn)用左手定則，求出 各圖中第三個(gè)物理量的方向。各圖中第三個(gè)物理量的方向。圖圖612答案：答案：甲：甲：F垂直紙面向里乙：垂直紙面向里乙：F垂直于垂直于I斜向右下方斜向右下方返回3地球赤道上地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是地球赤道上地磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大約是4.0105T，一，一根長為根長為500 m的電線，電流為的電線，電流為10 A，試求導(dǎo)線受到的磁，試求導(dǎo)線受到的磁場力的范圍是多少？場力的范圍是多少？解析：解析：當(dāng)電線的放置方式與磁場平行時(shí)，不受安培力作當(dāng)電線的放置方式與磁場平行時(shí)，不受安培力作用，用，F(xiàn)0。當(dāng)電線的放置方式與磁場垂直時(shí)，安培力最。當(dāng)電

7、線的放置方式與磁場垂直時(shí)，安培力最大，大，F(xiàn)maxBIl0.2 N。故導(dǎo)線受到的磁場力范圍：。故導(dǎo)線受到的磁場力范圍：0F0.2 N。答案：答案：0F0.2 N返回返回返回 1安培力的大小安培力的大小 長為長為l的導(dǎo)體，放在勻強(qiáng)磁場的導(dǎo)體，放在勻強(qiáng)磁場B中，通入電流中，通入電流I。按不。按不同的方式放在磁場中時(shí)，所受的安培力不同，如圖同的方式放在磁場中時(shí)，所受的安培力不同，如圖613所示為在三種情況下導(dǎo)體所受安培力的情況。所示為在三種情況下導(dǎo)體所受安培力的情況。圖圖613返回 2公式公式FBIl中中l(wèi)指的是指的是“有效長度有效長度” 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(diǎn)線段的

8、長度，等于連接兩端點(diǎn)線段的長度(如圖如圖614)；相應(yīng)的電流沿；相應(yīng)的電流沿l由始端流向末端。由始端流向末端。圖圖614返回 3磁場與電流不垂直時(shí)安培力的計(jì)算磁場與電流不垂直時(shí)安培力的計(jì)算 若磁場和電流成若磁場和電流成角時(shí)，如圖角時(shí)，如圖615所所示?？梢詫⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度示?？梢詫⒋鸥袘?yīng)強(qiáng)度B正交分解成正交分解成BBsin和和BBcos，而，而B對電流是沒有作對電流是沒有作用的。用的。FIlBIlBsin，即，即FIlBsin。圖圖615返回 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)公式公式FIlBsin中中是是B和和I方向的夾角，不能盲方向的夾角，不能盲目應(yīng)用題目中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。目應(yīng)用題目

9、中所給的夾角，要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。 (2)公式公式FIBlsin中的中的lsin也可以理解為垂直于磁也可以理解為垂直于磁場方向的場方向的“有效長度有效長度”。 (3)用公式計(jì)算安培力適用于電流處于勻強(qiáng)磁場中。用公式計(jì)算安培力適用于電流處于勻強(qiáng)磁場中。返回 1.如圖如圖616所示，在勻強(qiáng)磁場中放有下列各種形所示，在勻強(qiáng)磁場中放有下列各種形狀的通電導(dǎo)線，電流為狀的通電導(dǎo)線，電流為I，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，求各導(dǎo)線所，求各導(dǎo)線所受到的安培力。受到的安培力。圖圖616返回思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥返回返回計(jì)算通電導(dǎo)線的安培力時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：計(jì)算通電導(dǎo)線的安培力時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：(1)正確地確定正確

10、地確定B、I的方向及的方向及B與與I的夾角的夾角。(2)正確地確定導(dǎo)線的有效長度正確地確定導(dǎo)線的有效長度l的大小。的大小。(3)注意公式注意公式FIlBsin的適用條件。的適用條件。返回返回 (1)安培力的方向總是垂直于磁場方向和電流方向所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。在判斷時(shí)首先確定磁場與電流所確定的平?jīng)Q定的平面。在判斷時(shí)首先確定磁場與電流所確定的平面，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)左手定則判斷出安培力的具體方向。根據(jù)左手定則判斷出安培力的具體方向。 (2)當(dāng)電流方向跟磁場方向不垂直時(shí)，安培力的方向當(dāng)電

11、流方向跟磁場方向不垂直時(shí)，安培力的方向仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則仍垂直電流與磁場所決定的平面，所以仍可用左手定則來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心。來判斷安培力的方向，只是磁感線不再垂直穿過手心。返回 (3)注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向注意區(qū)別安培力的方向和電場力的方向與場的方向的關(guān)系：安培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的關(guān)系：安培力的方向總是與磁場的方向垂直，而電場力的方向與電場的方向平行。的方向與電場的方向平行。返回 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)FI，F(xiàn)B，但，但B與與I不一定垂直。不一定垂直。 (2)要注意左手定則判定的是磁場對電流作

12、用力要注意左手定則判定的是磁場對電流作用力(即即安培力安培力)的方向，而不一定是載流導(dǎo)體運(yùn)動的方向，載流的方向，而不一定是載流導(dǎo)體運(yùn)動的方向，載流導(dǎo)體是否運(yùn)動，還要視它所處的具體情況而定。導(dǎo)體是否運(yùn)動，還要視它所處的具體情況而定。返回 2.請畫出在圖請畫出在圖617所示的甲、乙、丙三種情況下，所示的甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線受到的安培力的方向。導(dǎo)線受到的安培力的方向。圖圖617返回思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥返回 解析解析畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左畫出甲、乙、丙三種情況的側(cè)面圖，利用左手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線所受安培手定則判定出在甲、乙、丙三種情況下，導(dǎo)線所受安培力的方向如圖所

13、示。力的方向如圖所示。答案答案見解析見解析返回 (1)運(yùn)用左手定則判定安培力的方向時(shí)，注意圖形的運(yùn)用左手定則判定安培力的方向時(shí)，注意圖形的轉(zhuǎn)化，將抽象的立體圖形轉(zhuǎn)化為便于受力分析的圖形。轉(zhuǎn)化，將抽象的立體圖形轉(zhuǎn)化為便于受力分析的圖形。 (2)運(yùn)用左手定則時(shí)，無論運(yùn)用左手定則時(shí)，無論B、I是否垂直，一定要讓是否垂直，一定要讓磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指磁感線垂直穿過手心，四指指向電流的方向，則拇指所指方向即為安培力的方向。方向即為安培力的方向。返回返回 不管是電流還是磁體，對通電導(dǎo)線的作用都是通過磁不管是電流還是磁體，對通電導(dǎo)線的作用都是通過磁場來實(shí)現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線

14、所在位置的磁場分布情場來實(shí)現(xiàn)的，因此必須要清楚導(dǎo)線所在位置的磁場分布情況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況或?qū)⒁l(fā)況，然后結(jié)合左手定則準(zhǔn)確判斷導(dǎo)線的受力情況或?qū)⒁l(fā)生的運(yùn)動，在實(shí)際操作過程中，往往采用以下幾種方法：生的運(yùn)動，在實(shí)際操作過程中，往往采用以下幾種方法：返回電流元電流元法法把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷把整段導(dǎo)線分為多段電流元，先用左手定則判斷每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受每段電流元受力的方向，然后判斷整段導(dǎo)線所受合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動方向合力的方向，從而確定導(dǎo)線運(yùn)動方向等效法等效法環(huán)形電流可等效成小磁針，通電螺線管可以等效環(huán)形電流可等效成小磁針，

15、通電螺線管可以等效成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來等效也成立成條形磁鐵或多個(gè)環(huán)形電流，反過來等效也成立返回特殊位特殊位置法置法通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個(gè)便于分析的特殊位通過轉(zhuǎn)動通電導(dǎo)線到某個(gè)便于分析的特殊位置，然后判斷其所受安培力的方向，從而確置，然后判斷其所受安培力的方向，從而確定其運(yùn)動方向定其運(yùn)動方向結(jié)論法結(jié)論法兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動兩平行直線電流在相互作用過程中，無轉(zhuǎn)動趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排趨勢，同向電流互相吸引，反向電流互相排斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)斥；兩不平行的直線電流相互作用時(shí)，有轉(zhuǎn)到平行且電流方向相同的趨勢到平行且電流方向相同的趨勢返回轉(zhuǎn)

16、換轉(zhuǎn)換研究研究對象對象法法定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，定性分析磁體在電流磁場作用下如何運(yùn)動的問題，可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后可先分析電流在磁體磁場中所受的安培力，然后由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作由牛頓第三定律，確定磁體所受電流磁場的反作用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向用力，從而確定磁體所受合力及運(yùn)動方向返回 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)判斷通電線圈等在磁場中的轉(zhuǎn)動情況，要尋找具判斷通電線圈等在磁場中的轉(zhuǎn)動情況，要尋找具有對稱關(guān)系的電流元。有對稱關(guān)系的電流元。 (2)利用特殊位置法要注意所選的通電導(dǎo)體所在特利用特殊位置法要注意所選的通電導(dǎo)體所在特殊位

17、置的磁場方向。殊位置的磁場方向。返回 3.如圖如圖618所示，把一通電直導(dǎo)所示，把一通電直導(dǎo)線線AB放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自放在蹄形磁鐵磁極的正上方，導(dǎo)線可以自由移動，當(dāng)導(dǎo)線中通過如圖所示方向的電流由移動，當(dāng)導(dǎo)線中通過如圖所示方向的電流I時(shí)，時(shí)，試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動情況。試判斷導(dǎo)線的運(yùn)動情況。圖圖618返回思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥返回 解析解析根據(jù)圖甲所示的導(dǎo)線所處的根據(jù)圖甲所示的導(dǎo)線所處的特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動情況，將導(dǎo)線特殊位置判斷其轉(zhuǎn)動情況，將導(dǎo)線AB從從N、S極的中間極的中間O分成兩段，分成兩段，AO、BO段所處的磁場方向如圖中所示。由左手段所處的磁場方向如圖中所示。由左手定則可得定則可得

18、AO段受安培力的方向垂直紙面向外，段受安培力的方向垂直紙面向外，BO段受安段受安培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線培力的方向垂直紙面向里，可見從上向下看，導(dǎo)線AB將將繞繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。 返回 再根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過再根據(jù)導(dǎo)線轉(zhuǎn)過90時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動時(shí)的特殊位置判斷其上下運(yùn)動情況。如圖乙所示，導(dǎo)線情況。如圖乙所示，導(dǎo)線AB此時(shí)受安培力方向豎直向下，此時(shí)受安培力方向豎直向下，導(dǎo)線將向下運(yùn)動。所以，導(dǎo)線在轉(zhuǎn)動的同時(shí)還要向下運(yùn)導(dǎo)線將向下運(yùn)動。所以，導(dǎo)線在轉(zhuǎn)動的同時(shí)還要向下運(yùn)動。動。答案答案從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，同時(shí)向下運(yùn)動從上向下看逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，同時(shí)向下運(yùn)動返回分析在安培力作

19、用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般步驟：分析在安培力作用下通電導(dǎo)體運(yùn)動情況的一般步驟：(1)畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況；畫出通電導(dǎo)線所在處的磁感線方向及分布情況；(2)用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力；用左手定則確定各段通電導(dǎo)線所受安培力；(3)據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動定律確定導(dǎo)體的運(yùn)動情況。據(jù)初速度方向結(jié)合牛頓運(yùn)動定律確定導(dǎo)體的運(yùn)動情況。返回返回返回1(對應(yīng)要點(diǎn)一對應(yīng)要點(diǎn)一)如圖如圖619所示，所示，一段導(dǎo)線一段導(dǎo)線abcd位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大位于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為小為B的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方的勻強(qiáng)磁場中，且與磁場方向向(垂直于紙面向里垂直于紙面向里)垂直。線段垂直。線段ab、bc和和

20、cd的長度均的長度均為為L，且，且abcbcd135，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為，流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，方向如圖中箭頭所示。則導(dǎo)線方向如圖中箭頭所示。則導(dǎo)線abcd所受到的磁場的所受到的磁場的作用力的合力為作用力的合力為 ()圖圖619返回返回答案：答案：A返回2(對應(yīng)要點(diǎn)二對應(yīng)要點(diǎn)二)在如圖在如圖6110所示的各圖中，表示磁場所示的各圖中，表示磁場 方向、電流方向及導(dǎo)線受力方向的圖示正確的是方向、電流方向及導(dǎo)線受力方向的圖示正確的是()圖圖6110返回解析：解析：本題考查用左手定則判斷安培力的方向。根據(jù)左本題考查用左手定則判斷安培力的方向。根據(jù)左手定則，四指指向電流方向，讓磁感線垂直穿入手心，手定則，四

21、指指向電流方向，讓磁感線垂直穿入手心，則大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有則大拇指所指的方向即是安培力的方向，只有A符合左符合左手定則。故正確答案為手定則。故正確答案為A。答案：答案：A返回3(對應(yīng)要點(diǎn)三對應(yīng)要點(diǎn)三)一個(gè)可以自由運(yùn)動的線圈一個(gè)可以自由運(yùn)動的線圈L1和和一個(gè)固定的線圈一個(gè)固定的線圈L2互相絕緣垂直放置，且兩互相絕緣垂直放置，且兩個(gè)線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈通以如圖個(gè)線圈的圓心重合，當(dāng)兩線圈通以如圖6111所示的電流時(shí)，從左向右看，則線圈所示的電流時(shí)，從左向右看，則線圈L1將將 ()A不動不動 B順時(shí)針轉(zhuǎn)動順時(shí)針轉(zhuǎn)動C逆時(shí)針轉(zhuǎn)動逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 D向紙面內(nèi)平動向紙面內(nèi)平動圖圖6111返

22、回解析：法一：解析：法一：利用結(jié)論法利用結(jié)論法環(huán)形電流環(huán)形電流I1、I2之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩之間不平行，則必有相對轉(zhuǎn)動，直到兩環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得線圈環(huán)形電流同向平行為止，據(jù)此可得線圈L1的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)的轉(zhuǎn)動方向應(yīng)是：從左向右看順時(shí)針轉(zhuǎn)動。是：從左向右看順時(shí)針轉(zhuǎn)動。返回法二：法二：等效分析法等效分析法把線圈把線圈L1等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流等效為小磁針，該小磁針剛好處于環(huán)形電流I2的中心。通電后，小磁針的的中心。通電后，小磁針的N極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流極應(yīng)指向該點(diǎn)環(huán)形電流I2的磁場方向。由安培定則知線圈的磁場方向。由安培定則知線圈L2產(chǎn)生的磁場方向在其產(chǎn)生的磁場方向在其內(nèi)部為豎直向上，線圈內(nèi)部為豎直向上，線圈L1等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前，等效成小磁針后轉(zhuǎn)動前，N極極指向紙內(nèi)